Creierul uman este un organ extrem de complex care nu renunţă uşor la secretele sale. Datorită progreselor tehnologiei imagistice şi a biologiei moleculare, forme şi funcţii ascunse ale anatomiei neurologice continuă să fie descoperite, de la tipuri noi de celule nervoase la tipuri complet noi de ţesut. Acum, oamenii de ştiinţă au descoperit un înveliş cu totul nou al anatomiei creierului, crescând la patru numărul total de membrane cunoscute care înfăşoară creierul uman.
Progresele în neuroimagistică şi biologia moleculară au permis doar recent oamenilor de ştiinţă să studieze creierul viu la un nivel de detaliu nerealizat anterior, dezvăluind multe dintre misterele acestuia.
Cea mai recentă descoperire, publicată joi, în revista Science, descrie o componentă necunoscută anterior a anatomiei creierului, care acţionează atât ca o barieră de protecţie, cât şi ca platformă de la care celulele imune monitorizează creierul pentru infecţie şi inflamaţie.
Noile descoperiri vin de la echipa condusă de cercetătoarea Maiken Nedergaard, co-director al Centrului de neuromedicină translaţională de la universităţile din Rochester şi Copenhaga şi dr. Kjeld Møllgård, profesor de neuroanatomie la universitatea din Copenhaga.
Anterior, Nedergaard şi colegii ei au schimbat cunoaşterea asupra mecanicii fundamentale a creierului uman făcând descoperiri semnificative în domeniul neuroştiinţei, inclusiv detalierea numeroaselor funcţii critice ale celulelor numite glia, din creier, trecute cu vederea, şi procesul unic al creierului de eliminare a deşeurilor, pe care laboratorul l-a numit sistemul glimfatic.
Acum, echipa a anunţat, joi, într-un comunicat că a identificat un strat nou de ţesut care ajută la protejarea materiei cenuşii şi albe, care nu a mai fost observat până acum.
Această membrană, formată doar din câteva straturi de celule, pare să joace un rol în medierea schimbului de substanţe mici (molecule şi atomi), dizolvate, între compartimentele creierului. De asemenea, pare a fi sediul celulelor imune specifice creierului, şi locul care oferă asistenţă sistemului de eliminare a deşeurilor (glimfatic) din creier.
Expertul în biologie moleculară, dr. Kjeld Møllgård, de la universitatea din Copenhaga, şi colegii săi şi-au botezat descoperirea cu numele de: membrană subarahnoidă limfatică-like (Subarahnoid LYmphatic-like Membrane), pe scurt, SLYM.
Deşi o mare parte din cercetările asupra acestei structuri au fost făcute pe şoareci, prin disecţie şi folosind microscopia cu doi fotoni, cercetătorii au confirmat prezenţa SLYM şi într-un creier uman adult.
SLYM se află între alte două membrane care protejează creierul. Împarte spaţiul fluidului cerebral în două, crescând numărul total de membrane cunoscute care înfăşoară creierul uman la patru. Se pare că acţionează ca o barieră pentru moleculele din lichidul cerebral care sunt mai mari de aproximativ 3 kilodaltoni, comparabile cu o proteină extrem de mică.
(foto: ilustraţie care arată SLYM între două membrane dintre creier şi craniu. Anatomia membranei creierului, inclusiv SLYM în verde. Credit: universitatea din Copenhaga)
Spre deosebire de restul corpului uman, sistemul nervos central nu are vase limfatice (imunitare) şi este considerat un loc privilegiat din punct de vedere imunitar, ceea ce înseamnă că sistemul imunitar tinde să nu funcţioneze la fel în măduva spinării şi în creier, aşa cum funcţioneaz în restul corpului; immune privileged - un termen care se referă la locurile din corpul uman în care răspunsurile imune sunt foarte controlate, cum ar fi ochii şi testiculele.
Aşadar, oamenii de ştiinţă suspectează că lichidul cefalorahidian poate prelua o parte din rolul sistemului imunitar în creier. Prezenţa SLYM ar putea explica cum funcţionează acest lucru.
„Descoperirea unei noi structuri anatomice care separă şi ajută la controlul fluxului de lichid cefalorahidian (LCR) în şi în jurul creierului ne oferă acum o imagine mult mai concludentă asupra rolului sofisticat pe care LCR îl joacă nu numai în transportul şi eliminarea deşeurilor din creier, dar şi în susţinerea apărării sale imune”, spune neurologul Maiken Nedergaard de la universitatea din Rochester.
Møllgård şi echipa au descoperit mai multe tipuri de celule ale sistemului imunitar - inclusiv celule mieloide şi macrofage - care rămân la pândă în SLYM, pentru a asigura (supraveghea) buna funcţionare a creierului. La şoareci, tipurile de celule s-au schimbat ca răspuns la inflamarea creierului şi îmbătrânirea naturală, sugerând că acest loc poate juca un rol important în patologiile bolilor.
SLYM împărtăşeşte markeri moleculari cu membrana mezotelială care căptuşeşte restul organelor, înglobând vasele lor de sânge şi stocând celulele imune. Astfel, cercetătorii propun acelaşi rol şi pentru SLYM, considerând-o mezoteliul creierului care căpotuşeşte vasele de sânge din cavitatea dintre creier şi craniu.
Mezoteliul joacă, de asemenea, un rol de lubrifiant între organele care alunecă unul peste celălalt.
„Pulsaţiile fiziologice induse de sistemul cardiovascular, respiraţia şi schimbările de poziţie ale capului schimbă constant creierul în cavitatea craniană”, explică cercetătorii în lucrarea lor.
„SLYM poate, ca şi alte membrane mezoteliale, să reducă frecarea dintre creier şi craniu în timpul unor astfel de mişcări”.
Rupturile din SLYM pot explica unele dintre simptomele pe termen lung ale leziunilor cerebrale traumatice, speculează autorii. Întreruperea acestei bariere ar permite celulelor imune din craniu acces direct în creier, celule care nu sunt calibrate pentru condiţiile creierului. Acest lucru ar putea explica inflamaţia continuă a creierului.
Eliminarea deşeurilor din creier poate continua să fie suprimată pentru o perioadă lungă de timp după leziunile cerebrale, iar modificările apărute în fluxul lichidului cefalorahidian din cauza rupturii membranei pot explica acest lucru.
Odată descoperit acest strat suplimentar de armură a creierului cercetătorii se întreabă dacă nu cumva acest ţesut poate fi implicat şi într-o imunitate mai generală a sistemului nervos central şi, prin urmare, dacă nu cumva joacă un rol în bolile asociate, cum ar fi scleroza multiplă.
„Concluzionam că SLYM îndeplineşte caracteristicile unui mezoteliu, acţionând ca o barieră imunitară care împiedică schimbul de elemente dizolvate mici între compartimentele spaţiului subarahnoidian exterior şi interior, şi acoperind vasele de sânge din spaţiul subarahnoidian”, scriu autorii.
