Ученые из Университета Дьюка выяснили, почему цереброспинальная жидкость в полостях мозга может накапливаться, приводя пациента к инвалидизации.
Оказывается, для нормальной работы эпендимальных клеток, которые окутывают желудочки мозга изнутри и отвечают за циркуляцию ликвора, нужен транскрипционный фактор Foxj1, выработка которого может нарушаться из-за атак нейротропных вирусов. Подробности своих экспериментов авторы опубликовали в Nature Communications.
В мозге есть целая система емкостей с цереброспинальной жидкостью, и ее объем достигает 170 мл. Ежедневно в желудочках мозга вырабатывается около 600-700 мл ликвора, который проходит через желудочковую систему, выходит в субарахноидальное пространство, уходит вниз, омывая спинной мозг, затем возвращается наверх и всасывается в пахионовых грануляциях паутинной оболочки мозга на уровне больших полушарий полушарий. Чтобы орган «чувствовал» себя нормально, жидкость должна циркулировать, что как раз обеспечивают эпендимальные клетки, по форме напоминающие морские анемоны. Направленное движение ресничек на мембране клеток перемещает ликвор и не дает ему застаиваться.
Как и все системы организма, эта под воздействием разных факторов тоже может выходить из строя, и тогда развивается гидроцефалия. Мешать току ликвора может какой-то механический фактор, перекрывающий узкие отверстия, соединяющие желудочки друг с другом или с субарахноидальным пространством, окружающим мозговые структуры извне. Но бывают и ситуации, когда такой «перегородки» нет, но жидкость все равно накапливается и все равно внутренние емкости мозга расширяются. В таких случаях говорят о нормотензивной гидроцефалии.
Толком причины ее пока неизвестны, но благодаря исследователям из Университета Дьюка эта «завеса тайны» немного приоткрылась. Они выяснили, что для нормального функционирования эпендимальных клеток постоянно требуется транскрипционный фактор Foxj1, которые обеспечивает их особую форму. Как только его концентрация снижается, клетки очень быстро теряют реснички и возвращаются к более ранней стадии развития. Соответственно, ток жидкости нарушается.
Ученые выяснили, что в нехватке Foxj1 могут быть виноваты нейротропные вирусы. Они в том числе поражают эпендиму, фактор перестает вырабатываться, и клетки полностью трансформируются из одной, нормальной формы в другую.
Интересно, что белок Foxj1 крайне хрупкий и разрушается всего лишь в течение двух часов, поэтому его постоянный синтез – залог здоровой работы эпендимы. И среди инструментов ее саморегуляции есть фермент IKK2, который стимулирует воспроизводство транскрипционного фактора. Ряд же вирусов, типа вируса простого герпеса, способен блокировать IKK2, и тогда в работе системы начинаются сбои вплоть до ее полной остановке, ведущей к накоплению ликвора в полостях мозга.
Исследователи также выяснили, что если вводить в желудочки «коктейль» из предшественников клеток мозга и факторов, стимулирующих выработку Foxj1, то равновесие быстро восстанавливалось, и клетки из неактивной, незрелой формы снова дифференцировались в анемоноподобную.
Состояние людей с гидроцефалией можно расценить как достаточно тяжелое, так как без вынужденной операции по шунтированию желудочков они быстро инвалидизируются. Клинически патология проявляется так называемой триадой Хакима-Адамса, в которую входят нарушения походки (неуверенность ходьбы, боязнь потерять землю из-под ног), недержание мочи и сильное когнитивное снижение. И, возможно, в дальнейшем появятся такие препараты, которые позволят поддерживать производство Foxj1 на должном уровне, чтобы эпендимальные клетки не «выходили из строя».
Теперь ученые задаются вопросом, для чего эволюция оставила людям такое неожиданное слабое место в, казалось бы, важнейшей для нормальной жизни системе обмена цереброспинальной жидкости.
Текст: Анна Хоружая