Открытие четвертой мозговой оболочки у мышей и человека

Недавние исследования открыли наличие четвертой мозговой оболочки, или «ликворной оболочки», у мышей и человека, что может значительно изменить наше понимание анатомии мозга. Эта оболочка, расположенная между мягкой и паутинной мозговыми оболочками, выполняет важные функции, такие как защита мозга и поддержание его влажности.

Открытие четвертой оболочки открывает новые горизонты для изучения патогенезов неврологических заболеваний и может стать важным шагом к созданию новых методов диагностики и лечения. Дальнейшие исследования помогут разобраться в её функциональной роли и взаимосвязи с уже известными мозговыми оболочками.

Группа американских нейробиологов выявила наличие нового слоя оболочек головного мозга. Этот тонкий слой, который располагается между средней и внутренней менингами, является непроницаемым для крупных молекул и принимает участие в воспалительных процессах. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Нейроны не находятся в непосредственном контакте с костями черепа — их защищают менингеальные оболочки, которые имеют различные структуры и функции. Традиционно выделяют три слоя: самый внешний, твердая мозговая оболочка, обеспечивает механическую защиту и стабилизацию мозга, средняя, паутинная оболочка, также защищает от повреждений и формирует ворсинчатые выросты для поглощения цереброспинальной жидкости в кровь. Наиболее тонкая — мягкая оболочка — плотно окутывает мозг и содержит кровеносные сосуды.

Между оболочками мозга циркулирует спинномозговая жидкость, она омывает мозг и уносит продукты обмена. В 2012 году произошло важное открытие, — ученые описали глимфатическую систему, — путь оттока спинномозговой жидкости по лимфатическим сосудам мозговых оболочек. Это помогло лучше понять метаболизм и иммунитет центральной нервной системы, но осталось еще много вопросов о том, как реализуется транспорт веществ между головным мозгом и остальным организмом.

Команда ученых под руководством Майкена Недергарда из Медицинского центра университета Рочестера сделала важный шаг к пониманию сложной архитектуры оболочек мозга. В ходе исследования спинномозговой жидкости было обнаружено тонкое клеточное образование, экспрессирующее ген Prox1-EGFP — маркер лимфатической системы. Это образование получило название лимфатико-подобной подпаутинной оболочки — SLYM (subarachnoid lymphatic-like membrane), которая располагалась между мягкой и паутинной оболочками, разделяя подпаутинное пространство на несколько зон. Основная часть экспериментов была проведена на мышах, однако ученые подтвердили наличие аналогичной мембраны и у человека.

Для проверки барьерной функции мембраны был проведен эксперимент: в пространство над мембраной ввели голубое вещество с молекулами размером в один микрометр, а красное — под мембрану. Результаты подтвердили барьерные свойства SLYM — молекулы не смогли пройти через мембрану с обеих сторон.

В то же время, в организме есть множество цитокинов, факторов роста и других веществ, чьи размеры менее одного микрометра. В эксперименте с мышами использовали тетраметилродамин с размером молекул в три килодальтон, у одних мышей преодолевал мембрану, а других — нет. Таким образом, SLYM оказалась проницаема для веществ меньше или равных трем килодальтонам.

При проведении иммуногистохимического анализа SLYM окрасилась по уникальному набору маркеров, что отличает ее от других мозговых оболочек и лимфатических сосудов. Это позволило исследователям выделить SLYM как четко определяемую четвертую менингальную оболочку. Кроме того, SLYM была положительной на подопланин, что делает ее схожей с мезотелием — тканью, выстилающей внутренние полости тела. Ученые предполагают, что SLYM, как и другие мезотелиальные мембраны, защищает головной мозг от трения, возникающего в результате движений головы.

SLYM также активно участвует в иммунных процессах головного мозга: в ней содержатся иммунные клетки, а во время воспалений их количество и разнообразие значительно увеличивается. Более того, при механических повреждениях мозга SLYM разрыв происходит и иммунные клетки проникают непосредственно в мозг. Это может объяснять длительные воспалительные процессы, возникающие после травм.

Открытие дополнительной мембраны поспособствует более глубокому пониманию заболеваний нервной системы, и дальнейшие исследования SLYM уже запланированы. Однако сейчас уже ясно, что эта мембрана имеет важное значение для иммунитета головного мозга, а ее проницаемость в три килодальтона играет ключевую роль в транспорте различных белков, таких как бета-амилоид и тау-белок, что связано с болезнью Альцгеймера.

Анатомию человека изучают уже более тысячи лет, — но в организме человека по-прежнему находят новые структуры. А о том, можно ли найти целый новый орган мы подробно писали в тексте «Что это, доктор?».

Твердая мозговая оболочка

Эта часть защитных структур мозга представляет собой соединительную ткань, обладающую плотной волокнистой структурой. Она имеет две поверхности: внешнюю и внутреннюю. Внешняя поверхность хорошо кровоснабжается, содержит множество сосудов и соединяется с костями черепа. Эта поверхность функционирует как надкостница, покрывающая внутреннюю сторону черепных костей.

Dura mater (твердая мозговая оболочка) имеет несколько частей, проникающих в полости черепа. Эти отростки представляют собой дупликатуры (складки) соединительной ткани.

Существует несколько образований:

• серп мозжечка — находится между половинами мозжечка, латинское название falx cerebelli;
• серп мозга — расположен в межполушарной области и именуется на латыни falx cerebri;
• намет мозжечка — располагается над задней ямкой черепа между височной костью и поперечной бороздой затылочной, отделяя полушария мозжечка от затылочных долей;
• диафрагма турецкого седла — формирует потолок над турецким седлом (operculum).

Структурное построение оболочек мозга по слоям

Пространство между отростками и листками твердой оболочки мозга называют синусами, назначение которых заключается в создании пространства для венозной крови из сосудов головного мозга, латинское название sinus dures matris.

Выделяются следующие пазухи:

• верхний сагиттальный синус — расположен в большом серповидном отростке, на его выпуклой верхней стороне, кровь через него попадает в поперечный синус (transversus);
• нижний сагиттальный синус, располагающийся в этой же области, но у нижнего края серповидного отростка, впадает в прямой синус (rectus);
• поперечная пазуха — находится в поперечной борозде затылочной кости и переходит в синус сигмоидеус в районе теменной кости, около сосцевидного угла;
• прямой синус расположен на стыке намета мозжечка и большого серповидного отростка, его кровь также поступает в sinus transversus, аналогично тому, как это происходит с большой поперечной пазухой;
• пещеристый синус — находится справа и слева от турецкого седла и имеет треугольную форму в поперечном сечении. В его стенках проходят ветви черепных нервов: верхняя область содержит глазодвигательный и блоковые нервы, боковая — глазной нерв. Между глазным и блоковым нервом расположен отводящий нерв. Внутри синуса располагается внутренняя сонная артерия и венозные сосуды, омываемые венозной кровью. В верхнюю часть синуса впадает верхняя ветвь глазной вены. Существуют соединения между правым и левым пещеристыми синусами, именуемые передними и задними межпещеристыми пазухами;
• верхний каменистый синус — представляет собой продолжение вышеописанного синуса и располагается в височной кости, образуя связь между поперечным и пещеристым синусами;
• нижний каменистый синус — размещен в нижней борозде каменной части, рядом с пирамидой височной и затылочной костями, и соединяется с sinus cavernosus. Здесь формируется базиллярное венозное сплетение;
• затылочная пазуха — образуется в области внутреннего затылочного гребня (выступа) от sinus transversus. Эта пазуха разделяется на две части, обхватывающие края затылочного отверстия и впадающие в сигмовидную пазуху. В месте соединения этих синусов образуется венозное сплетение, именующееся confluens sinuum (слияние пазух).

Паутинная оболочка

Глубже твердой оболочки мозга располагается паутинная, которая охватывает полностью структуры центральной нервной системы. Она покрыта эндотелиальной тканью и соединена с твердой и мягкой над- и подпаутинными перегородками, образованными соединительной тканью. Вместе с твердой она образует субдуральное пространство, в котором циркулирует малый объем спинномозговой жидкости (ликвора, цереброспинальной жидкости).

Схематическое представление оболочек спинного мозга

На внешней стороне паутинной оболочки в определенных местах замечены выросты, представляющие собой округлые образования розоватого цвета — грануляции. Они проникают в твердую оболочку и способствуют оттоку ликвора через фильтрацию в венозную систему головы. Прилегающая к нервной ткани поверхность оболочки соединена тонкими тяжами с мягкой оболочкой, между ними образуется пространство, известное как подпаутинное или субарахноидальное.

Строение спинного мозга

Спинной мозг – это фактически продолжение головного мозга, окруженное теми же оболочками и спинномозговой жидкостью. Он составляет две трети ЦНС и является своего рода проводящей системой для нервных импульсов.

Рисунок 4. Строение позвонка и расположение спинного мозга в нем

Спинной мозг занимает две трети от объемов центральной нервной системы и представляет собой проводник для нервных импульсов. Сенсорная информация (ощущения от прикосновения, температуры, давления и боли) передается через него в головной мозг, в то время как двигательные команды и рефлексы движутся от головного мозга через спинной мозг ко всем частям тела. Гибкий позвоночник, состоящий из позвонков, защищает спинной мозг от внешнего воздействия. Позвонки (кости, формирующие позвоночник) можно прощупать вдоль спины и шеи. Позвоночник делится на пять отделов: шейный (С), грудной (Th), поясничный (L), крестцовый (S) и копчиковый [1].

[1] Отделы позвоночника обозначаются латинскими символами по начальным буквам соответствующих латинских названий.

Каждый из отделов позвоночника пронумерован.

Рисунок 5. Отделы позвоночника

Опухоль спинного мозга может образоваться в любом отделе –например, говорят, что опухоль обнаружена на уровне С1-С3 или на уровне L5. Вдоль всего позвоночного столба от спинного мозга отходят спинномозговые нервы в количестве 31 пары. Они связаны со спинным мозгом через нервные корешки и проходят через отверстия в позвонках к различным частям тела.

Опухоли могут образовываться как внутри спинного мозга (интрамедуллярные), так и снаружи него (экстрамедуллярные). Поскольку внутри позвоночника пространство для роста опухоли очень ограничено, она начинает давить на спинной мозг, что и вызывает соответствующие симптомы.

При опухолях спинного мозга возникают нарушения двух видов. Локальные (очаговые) симптомы – боль, слабость или расстройства чувствительности – связаны с ростом опухоли в конкретной области, когда этот рост затрагивает кость и/или корешки спинномозговых нервов. Более общие нарушения связаны с нарушением передачи нервных импульсов через затронутую опухолью часть спинного мозга. Может возникнуть слабость, потеря чувствительности или управления мышцами в той области тела, которая управляется спинным мозгом ниже уровня опухоли (паралич или парез). Возможны нарушения мочеиспускания и дефекации (опорожнения кишечника).

Во время хирургического удаления опухоли врачу иногда требуется удалить часть внешнего слоя костной ткани (пластинку дуги позвонка), чтобы добраться до самой опухоли.

Важно!

Это может в дальнейшем привести к искривлению позвоночника, поэтому за таким пациентом необходимо наблюдение у ортопеда.

Локализация опухоли в ЦНС

Первичная опухоль головного мозга (то есть та, которая изначально родилась в данном месте и не является метастазом опухоли, возникшей в другом месте тела человека) может быть либо доброкачественной, либо злокачественной. Доброкачественная опухоль не прорастает в соседние органы и ткани, а растет, как бы отодвигая, смещая их. Злокачественное новообразование быстро растет, прорастая в соседние ткани и органы, и часто дает метастазы, распространяясь по организму. Первичные опухоли головного мозга, диагностируемые у взрослых, как правило, не распространяются за пределы ЦНС.

Классификация опухолей центральной нервной системы на доброкачественные и злокачественные является условной как для пациентов, так и для врачей.

Дело в том, что доброкачественная опухоль, развивающаяся в другой части тела, может расти годами, не вызывая нарушения функции и не представляя угрозы для жизни и здоровья пациента. Рост же доброкачественной опухоли в полости черепа или спинномозговом канале, где мало места, быстро вызывает смещение структур мозга и появление угрожающих жизни симптомов. Удаление доброкачественной опухоли ЦНС также сопряжено с большим риском и не всегда возможно в полном объеме, учитывая количество и характер структур мозга, прилежащих к ней.

Первичные опухоли делятся на низко- и высокозлокачественные. Низкозлокачественные, как и доброкачественные, имеют медленный рост и, в целом, благоприятный прогноз, однако иногда они могут трансформироваться в более агрессивный (высокозлокачественный) рак. Более подробно о типах опухолей мозга можно узнать в статье.

Заболевания

Оболочки мозга могут подвергаться травмам и инфицированию. В последнее время возникают все новые случаи, связанные с раковыми заболеваниями. Эти патологии могут наблюдаться у людей любого возраста и состояния здоровья. К проблемам, не связанным с инфекцией, относятся:

• Фиброз — патологическое состояние, возникшее после хирургических вмешательств. Оно проявляется в увеличении объема оболочек, образовании рубцов и воспалительных процессов в межоболочечных пространствах. Часто это заболевание возникает из-за травм позвоночника или онкологии.
• Менингит — серьезное заболевание, возникающее при проникновении вирусов (таких как пневмококк и менингококк) в организм. Его симптомы могут привести к серьезным последствиям, включая летальный исход, если не начать лечение вовремя.
• Арахноидит — воспалительный процесс в области поясницы спинного мозга, который затрагивает все оболочки. Заболевание проявляется симптомами, характерными для нейроастении и локализации.

Пострадать оболочки или пространство между ними может и в результате травмы. Обычно это ушибы, переломы, вызывающие компрессию спинного мозга. Острое нарушение циркуляции ликвора становится причиной паралича или гидроцефалии. Многие сбои работы оболочек по клинической картине можно спутать с другими инфекционными заболеваниями, поэтому для уточнения диагноза всегда назначается МРТ.

Особенности лечения

Лечение воспалительных процессов в оболочках головного и спинного мозга должно проводиться немедленно в условиях стационара. самолечение может привести к тяжелым последствиям вплоть до гибели пациента. Следует немедленно обратиться к врачу при появлении первых симптомов недомогания и следовать его назначениям.

Особенности терапии возможных патологий:

• Вирусная инфекция. Необходимо следить за температурой тела и поддержанием водного баланса. При отсутствии возможности пить много жидкости может потребоваться капельница с физраствором. Если формируются кисты или увеличивается объем ликвора, следует принимать препараты для нормализации давления. Лечение корректируется с учетом состояния пациента.
• Травма. Для нормального функционирования спинного мозга оболочки обеспечивают его питание и кровоснабжение, поэтому рубцы или другие повреждения могут привести к нарушению этих процессов, затруднению движения ликвора и образованию кист или грыж. В этом случае потребуется комплекс медикаментов для стимуляции обменных процессов. Если традиционная терапия неэффективна, может понадобиться операция.
• Инфекционные процессы. При попадании болезнетворных организмов в оболочки назначают антибиотики широкого спектра действия. Важна поддержка нормального водного баланса и контроль температуры.

Последствия заболеваний оболочек могут быть непредсказуемыми и опасными. Воспалительные процессы могут вызвать нарушения работы организма, повышение температуры, рвоту, судороги и припадки. Часто кровоизлияния становятся причиной паралича, что может сделать человека инвалидом на всю жизнь.

Спинномозговые оболочки образуют единую систему и напрямую связаны с гипоталамусом, мозжечком. Нарушение их целостности или воспалительные процессы приводят к ухудшению общего состояния. Обычно сопровождается все припадками, рвотой, повышением температуры. Современная медицина снизила смертность в результате появления таких заболеваний до 10–15%. Но риск все равно существует.

Поэтому, осознание первых симптомов заболевания требует незамедлительного обращения за медицинской помощью.