היציאה הסודית של המוח: פתיחת המסתורין של ניקוז הפסולת

לשיתוף הפעולה עם NIH יש השלכות על הבנת התגובות של המערכת העצבית-חיסונית ותהליך ההזדקנות.

במחקר שנערך לאחרונה על מערכת ניקוז הפסולת של המוח, חוקרים מאוניברסיטת וושינגטון בסנט לואיס, בשיתוף פעולה עם חוקרים מהמכון הלאומי להפרעות נוירולוגיות ושבץ מוחי (NINDS), חלק מהמכון הלאומי לבריאות (NIH), חשפו קישור ישיר בין המוח לשכבת ההגנה החזקה שלו, ה-dura mater, באמצעות מחקר המתמקד במערכת סילוק הפסולת של המוח.

קישורים אלו עשויים לאפשר לפסולת נוזל לעזוב את המוח תוך חשיפת המוח לתאי חיסון ולאותות אחרים המגיעים מהדורה. זה מאתגר את החוכמה המקובלת שהציעה שהמוח מנותק מסביבתו על ידי סדרה של מחסומי הגנה, השומרים עליו מפני כימיקלים מסוכנים ורעלים האורבים בסביבה.

"נוזל פסולת עובר מהמוח לתוך הגוף בדומה לאופן שבו ביוב עוזב את הבתים שלנו", אמר דניאל ס. רייך, MD, Ph.D, מ-NINDS. "במחקר הזה, שאלנו את השאלה מה קורה ברגע ש'צינורות הניקוז' עוזבים את 'הבית' – במקרה הזה, המוח – ומתחברים למערכת הביוב של העיר בתוך הגוף." הקבוצה של רייך עבדה במשותף עם המעבדה של ג'ונתן קיפניס, Ph.D., פרופסור באוניברסיטת וושינגטון בסנט לואיס.

המעבדה של רייך השתמשה בהדמיית תהודה מגנטית (MRI) ברזולוציה גבוהה כדי לצפות בקשר בין המוח למערכות הלימפה של הגוף בבני אדם. בינתיים, הקבוצה של קיפניס השתמשה באופן עצמאי בטכניקות הדמיית מוח מיקרוסקופיות אחרות של תאים חיים כדי לחקור את המערכות הללו בעכברים.

באמצעות MRI, החוקרים סרקו את המוח של קבוצת מתנדבים בריאים שקיבלו זריקות של gadobutrol, צבע מגנטי המשמש לדמיין שיבושים במחסום הדם-מוח או סוגים אחרים של נזק לכלי דם. ידוע כי ורידים גדולים עוברים דרך המחסום הארכנואידי המוביל דם מהמוח, ואלה נצפו בבירור בסריקות ה-MRI. ככל שהסריקה התקדמה, הופיעה טבעת של צבע מסביב לאותם ורידים גדולים שהתפשטו לאט עם הזמן, מה שמרמז שנוזלים יכולים לפלס את דרכו בחלל סביב אותם ורידים גדולים שבהם הם עוברים דרך המחסום הארכנואידי בדרכם אל הדורה.

המעבדה של קיפניס ערכה תצפיות דומות בעכברים. הקבוצה שלו הזריקה לעכברים מולקולות פולטות אור. כמו בניסויי ה-MRI, נראה כי נוזל המכיל מולקולות פולטות אור אלה חומק דרך המחסום הארכנואידי שבו עברו כלי דם.

גילוי נקודות יציאה של שרוול ארכנואיד

יחד, המעבדות מצאו "שרוול" של תאים המקיפים את כלי הדם כשהם עוברים בחלל הארכנואידי. נראה כי אזורים אלה, שהם כינו נקודות יציאה של שרוול ארכנואיד (ACE), פועלים כאזורים שבהם נוזל, מולקולות ואפילו תאים מסוימים יכולים לעבור מהמוח לדורה ולהיפך, מבלי לאפשר ערבוב מוחלט של שני הנוזלים. בהפרעות מסוימות כמו אלצהיימר מחלה, פינוי פסולת לקוי עלול לגרום להצטברות חלבונים הגורמים למחלות. בהמשך לאנלוגיית הביוב, קיפניס הסביר את הקשר האפשרי לנקודות ACE:

"אם הכיור שלך סתום, אתה יכול להסיר מים מהכיור או לתקן את הברז, אבל בסופו של דבר אתה צריך לתקן את הניקוז", אמר. "במוח, סתימות בנקודות ACE עשויות למנוע את יציאת הפסולת. אם נוכל למצוא דרך לנקות את הקבקבים האלה, ייתכן שנוכל להגן על המוח."

אחת ההשלכות של נקודות ACE היא שהן אזורים שבהם המערכת החיסונית יכולה להיחשף ולהגיב לשינויים המתרחשים במוח. כאשר עכברים במעבדה של ד"ר קיפניס נגרמו להפרעה שבה מערכת החיסון תוקפת את המיאלין במוח ובחוט השדרה שלהם, ניתן היה לראות תאי חיסון סביב נקודות ACE ואפילו בין דופן כלי הדם לתאי השרוול; זה הוביל עם הזמן להתמוטטות של נקודת ה-ACE עצמה. כאשר נחסמה היכולת של תאי מערכת החיסון לקיים אינטראקציה ישירה עם נקודות ACE, חומרת הזיהום פחתה.

"המערכת החיסונית משתמשת במולקולות כדי להעביר את זה מהמוח אל הדורה מאטר", אמר קיפניס. "צריך להסדיר את המעבר הזה בצורה הדוקה, אחרת עלולות להתרחש השפעות מזיקות על תפקוד המוח."

רייך וצוותו גם הבחינו בקשר מעניין בין גיל המשתתפים לדליפה של נקודות ACE. במשתתפים מבוגרים יותר, יותר צבע דלף לנוזל שמסביב ולחלל מסביב לכלי הדם.

"זה עשוי להצביע על פירוק איטי של נקודות ה-ACE במהלך ההזדקנות", אמר רייך, "וזה עשוי להיות תוצאה מכך שהמוח והמערכת החיסונית יכולים כעת לקיים אינטראקציה בדרכים שהם לא אמורים לעשות."

הקשר להזדקנות והפרעה של מחסום המפריד בין המוח למערכת החיסונית מתאים למה שנצפה בעכברים מזדקנים ובהפרעות אוטואימוניות כמו טרשת נפוצה. הקשר החדש הזה בין המוח למערכת החיסון יכול גם לעזור להסביר מדוע הסיכון שלנו לפתח מחלות ניווניות נוירו-דגנרטיביות עולה ככל שאנו מתבגרים, אך יש צורך במחקר נוסף כדי לאשר את הקשר הזה.

מחקר זה נתמך על ידי תוכנית המחקר התוך-מוורי של NINDS, המכון הלאומי להזדקנות (AG034113, AG057496, AG078106), וקונסורציום Cure Alzheimer's Fund BEE.