Десятилетиями мозг представляли как почти изолированную систему. У него есть собственные иммунные клетки и гематоэнцефалический барьер, который ограничивает проникновение многих веществ и клеток из крови.
Но новое исследование учёных Стэнфорда показало, что эта картина может быть гораздо сложнее. С возрастом в человеческий мозг в большом количестве начинают проникать иммунные клетки, появившиеся за его пределами. Причём они не просто оказываются внутри мозга, а способны превращаться в специализированные иммунные клетки нервной ткани — микроглию.
Работа опубликована в журнале Nature.
Исследователи пришли к этому открытию не сразу. Ранее они изучали генетические данные тысяч людей и обнаружили любопытную закономерность: люди с некоторыми клонами иммунных клеток, возникшими из мутировавших стволовых клеток крови, значительно реже заболевали болезнью Альцгеймера.
Возник вопрос: могут ли эти необычные клетки каким-то образом взаимодействовать с мозгом?
Позже выяснилось, что часть таких клеток действительно способна проникать в мозговую ткань. Однако соответствующие мутации встречаются лишь у меньшинства людей, поэтому исследователи решили проверить более широкую гипотезу: возможно, иммунные клетки крови регулярно попадают в мозг практически у всех людей по мере старения.
До сих пор считалось, что микроглия формируется ещё в начале жизни, а затем поддерживает собственную популяцию без существенной помощи иммунных клеток извне. Новые данные поставили это представление под сомнение.
Чтобы выяснить происхождение клеток, исследователи получили образцы крови и мозга одних и тех же людей. Главная трудность заключалась в том, чтобы понять, какие клетки действительно появились в мозге изначально, а какие пришли туда позже из крови.
Для этого учёные воспользовались естественными мутациями, которые постепенно накапливаются в стволовых клетках крови с возрастом. Все иммунные клетки, происходящие от одной такой стволовой клетки, наследуют одинаковые генетические изменения.
Получается своеобразная клеточная родословная: если одна и та же мутация обнаруживается в иммунных клетках крови и микроглии мозга, можно с большой уверенностью говорить, что эти клетки имеют общее происхождение.
Именно такие совпадения исследователи и нашли.
Генетические следы показали, что иммунные клетки из крови действительно проникают в мозг человека. Причём этот процесс может начинаться уже в среднем возрасте.
Но самым неожиданным оказалось то, что происходило дальше. Попав внутрь мозга, пришедшие из организма клетки изменялись и превращались в специализированную микроглию.
По словам исследователей, у мышей и нечеловекообразных приматов подобного процесса, судя по имеющимся данным, не наблюдается. Возможно, речь идёт об особенности старения именно человеческого мозга.
Открытие интересно не только само по себе. Оно может дать новое направление для разработки методов лечения заболеваний мозга.
Если иммунные клетки из крови способны естественным образом попадать в мозг, теоретически их можно попытаться изменить таким образом, чтобы они выполняли там полезную работу. Например, исследователи рассматривают возможность создания клеток, способных воздействовать на скопления амилоида и тау-белка, связанные с нейродегенеративными заболеваниями.
В будущем такие клетки потенциально можно было бы использовать ещё до того, как вредные белковые скопления начнут накапливаться. Пока это лишь возможное направление исследований, а не готовая терапия.
Результаты также означают, что состояние стволовых клеток крови может быть теснее связано со здоровьем мозга, чем считалось прежде. Если значительная часть микроглии в стареющем человеческом мозге происходит из клеток крови, то изменения, происходящие в крови и костном мозге на протяжении жизни, потенциально способны влиять и на риск заболеваний мозга.
По сути, учёные обнаружили ранее неизвестную связь между двумя системами организма, которые долгое время считались гораздо более независимыми друг от друга. И эта связь, судя по всему, становится особенно заметной по мере старения человека.
