Мозг сливает жидкость в череп — сон решает, насколько быстро

Человеческий мозг, вопреки старой картине «неприступной крепости», имеет прямой путь к иммунной системе: спинномозговая жидкость может проходить через микроскопические каналы в костный мозг черепа. Новое исследование показало, что этот процесс у пожилых людей, при плохом сне и снижении когнитивных способностей идет медленнее. Работа опубликована в журнале eLife.

Долгое время считалось, что центральная нервная система почти полностью изолирована от организма. Предполагалось, что гематоэнцефалический барьер не пропускает в мозг иммунные клетки и многие вещества, защищая нервную ткань от воспаления. Однако исследования на мышах и образцах человеческих тканей выявили крошечные каналы между оболочками мозга и костным мозгом внутри костей черепа.

Костный мозг — губчатая ткань, где образуются клетки крови и иммунные клетки. Через обнаруженные каналы из мозга может выходить спинномозговая жидкость — прозрачная жидкость, окружающая головной и спинной мозг. Она амортизирует нервную систему и участвует в удалении продуктов обмена.

Чтобы проследить этот маршрут у живых людей, ученые из Zhejiang University в Китае обследовали 87 пациентов, которым по медицинским причинам уже была назначена люмбальная пункция — процедура забора жидкости из нижней части спины. Исследователи во главе с Ying Zhou, Haidi Jin и Min Lou ввели в спинномозговую жидкость контрастное вещество гадолиний, заметное на МРТ.

Снимки сделали до введения вещества, а затем через 4,5, 15 и 39 часов. Ученые изучали три зоны костного мозга черепа: верхнюю часть головы рядом с верхним сагиттальным синусом, боковые участки возле латеральной щели и основание черепа рядом с большой цистерной. Интенсивность сигнала в костном мозге сравнивали с сигналом в глазном яблоке: жидкость внутри глаза не поглощает гадолиний и служила стабильной точкой отсчета.

Контраст действительно перемещался из спинномозговой жидкости в костный мозг черепа, но скорость зависела от участка. Быстрее всего вещество достигало верхней части головы: у большинства пациентов максимальный сигнал там фиксировали через 4,5 часа. У основания черепа движение было заметно медленнее: у половины участников пик наблюдали лишь через 15 часов. Ученые предположили, что к верхней части головы жидкость может идти по дополнительным маршрутам, минуя некоторые зоны.

Медленный отток в верхней области черепа был связан с более старшим возрастом, повышенным давлением и диабетом. У женщин он также оказался медленнее, чем у мужчин. Кроме того, при замедленном движении жидкости в крови обнаруживали больше нейтрофилов и меньше моноцитов и лимфоцитов. Это может указывать на связь между системным воспалением и ограничением дренажа, хотя причинно-следственную связь исследование не доказывает.

Участники заполняли анкету о качестве сна за предыдущий месяц, а через месяц после выписки проходили телефонный тест на внимание, речь, память и ориентацию. Плохой сон и более низкие когнитивные результаты чаще встречались у людей с медленным перемещением жидкости в костный мозг верхней части черепа.

Статистический анализ показал, что скорость дренажа объясняла около 38% связи между плохим сном и снижением когнитивных показателей. Авторы предположили следующую цепочку: нарушения сна усиливают воспаление, воспаление замедляет отток спинномозговой жидкости, а это может быть связано с ухудшением памяти и других функций. Но это именно гипотеза, а не установленный механизм.

У работы есть важные ограничения. Исследование было наблюдательным, поэтому оно показывает только одновременную связь признаков, но не доказывает, что плохой сон вызывает замедление дренажа или что замедленный дренаж приводит к когнитивному снижению. Все участники уже имели неврологические заболевания, включая периферическую нейропатию или энцефалит, а здоровой контрольной группы не было.

Качество сна и когнитивные способности оценивали с помощью самоотчетов и телефонного интервью, а не объективного исследования сна с регистрацией мозговых волн. Кроме того, пик сигнала через 4,5 часа может означать лишь поступление жидкости в костный мозг, а не ее окончательное выведение. Более частые МРТ-сканирования помогут понять точную последовательность процессов.

Статья называется «Дренирование костного мозга черепа и его связь с воспалением, качеством сна и когнитивными показателями». Ее авторами стали Ying Zhou, Haidi Jin, Xiao Zhu, Yifei Li, Ziyu Zhou, Xin Huang, Huihong Ke, Mengmeng Fang, Jianzhong Sun и Min Lou.