Сайт издательства «Медиа Сфера»
содержит материалы, предназначенные исключительно для работников здравоохранения. Закрывая это сообщение, Вы подтверждаете, что являетесь дипломированным медицинским работником или студентом медицинского образовательного учреждения.

Дудченко Н.Г.

ФГБОУ ДПО «Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования» Минздрава России

Чимагомедова А.Ш.

ФГБОУ ДПО «Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования» Минздрава России

Васенина Е.Е.

ФГБОУ ДПО «Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования» Минздрава России

Левин О.С.

ФГБОУ ДПО «Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования» Минздрава России

Глимфатическая система

Авторы:

Дудченко Н.Г., Чимагомедова А.Ш., Васенина Е.Е., Левин О.С.

Подробнее об авторах

Прочитано: 5174 раза


Как цитировать:

Дудченко Н.Г., Чимагомедова А.Ш., Васенина Е.Е., Левин О.С. Глимфатическая система. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2022;122(7):20‑26.
Dudchenko NG, Chimagomedova ASh, Vasenina EE, Levin OS. Glymphatic system. S.S. Korsakov Journal of Neurology and Psychiatry. 2022;122(7):20‑26. (In Russ.)
https://doi.org/10.17116/jnevro202212207120

Рекомендуем статьи по данной теме:
Эку­ли­зу­маб в ле­че­нии за­бо­ле­ва­ний спек­тра оп­ти­ко­ней­ро­ми­ели­та. Жур­нал нев­ро­ло­гии и пси­хи­ат­рии им. С.С. Кор­са­ко­ва. Спец­вы­пус­ки. 2025;(7-2):60-65

Поскольку в головном мозге нет активно функционирующей системы лимфатических сосудов и узлов, вопрос о том, каким образом из него выводятся продукты метаболизма, долгое время оставался без ответа [1, 2]. Тем более, что высокая скорость метаболических процессов в мозге подогревала интерес к изучению проблемы клиренса продуктов его активной деятельности. Долгие годы ведущая роль в обеспечении «дренажа» отводилась циркуляции цереброспинальной жидкости (ЦСЖ). Предполагали, что за счет объемного потока ЦСЖ и интерстициальной жидкости (ИСЖ), который диффузно проходит через всю толщу мозга, происходило вымывание всего ненужного и отработанного из его паренхимы [2—5]. Однако эти представления носили общий характер и не позволяли объяснить детали процесса. Последнее десятилетие ознаменовалось значительными успехами в понимании механизмов удаления метаболических отходов, которые также обеспечивают поддержание баланса жидкостей и постоянство внутренней среды.

В 2012 г. J. Iliff и соавт. [6], опираясь на современные возможности нейровизуализации с применением различных меченых индикаторов, описали полный цикл движения растворимых веществ и мелких частиц, которые образовывались в процессе метаболизма нейронов. Одним из этапов этого пути был перенос метаболических отходов через зону, окружающую мелкие кровеносные сосуды головного мозга — периваскулярные пространства (ПВП) (пространства Вирхова—Робина). Этот периваскулярный путь был назван глиально-лимфатической, или глимфатической, системой из-за его функционального сходства с периферической лимфатической системой, а также из-за важной роли глии в реализации его функции. По сути эта была одна из первых работ, которая обозначила важную роль микроциркуляторного русла для обеспечения клиренса продуктов метаболизма из головного мозга.

Несмотря на то что в 2015 г. A. Louveau и соавт. [7] удалось идентифицировать в головном мозге сосуды, по иммуногистологическим и структурным характеристикам соответствующие лимфатическим, их физиологическая роль в ЦНС до сих пор остается недостаточно понятной. Показано, что эта сеть сосудов, проходящих вдоль основных синусов головного мозга, также участвует в переносе жидкости, микро- и макромолекул, но, скорее, как один из этапов периваскулярного дренажа, а не как полностью автономная система. Таким образом, обнаруженные в 2015 г. «лимфатические сосуды мозга», скорее, входят в структуру «глимфатической системы», являясь одним из ее компонентов.

Источники ЦСЖ

Адекватная работа глимфатического дренажа невозможна без участия внеклеточных жидкостей (кровь, ИСЖ) и, особенно, ЦСЖ [8]. Основная часть ЦСЖ вырабатывается сосудистыми сплетениями в боковых, III и IV желудочках. Продукция ЦСЖ представляет двухэтапный процесс: фильтрация плазмы через хороидальные капилляры в хороидальное межклеточное пространство и активная секреция ЦСЖ хороидальным эпителием в желудочки мозга [9]. Возможны и другие источники ЦСЖ. Например, около 10% ЦСЖ образуется церебральной микроциркуляцией [10—13]. Возможно ее образование и в ходе различных метаболических процессов («метаболическая вода») [14].

Несмотря на то что ежедневно у человека вырабатывается 400—500 мл ЦСЖ [15, 16], одномоментно в желудочках мозга и субарахноидальных пространствах находится только 150 мл жидкости [17]. Таким образом, ЦСЖ совершает обмен не менее 4—5 раз в день [18]. Выработка ЦСЖ подчиняется циркадным ритмам с максимальным пиком секреции во время ночного сна, что, вероятно, связано с преобладанием активности парасимпатической системы [19, 20]. С другой стороны, показано, что усиление симпатических влияний способствует подавлению активности карбоангидразы хороидального эпителия и снижению выработки ЦСЖ [21]. Дальнейшее движение ЦСЖ по желудочковой системе регулируется градиентами давления, в основном создаваемыми деятельностью сердца и дыхательными движениями, а также, вероятно, локальными токами (за счет биения ресничек эпендимальных клеток желудочков мозга) [22—24].

Анатомия глимфатической системы

ПВП окружают сосуд не на всем его протяжении, а характерны для определенного сегмента. От поверхностных пиальных артерий, окруженных слоем клеток мягкой мозговой оболочки, вглубь паренхимы мозга отходят пенетрирующие артериолы [25, 26]. Именно вокруг пенетрирующих артериол формируется ПВП, содержащее ЦСЖ.

С внутренней стороны ПВП образует пиальная оболочка, а с наружной — базальная мембрана конечных отростков астроцитов [26—28]. Согласно другим работам, ПВП — часть продолжающегося вглубь субарахноидального пространства [29, 30]. Однако и в первом, и во втором варианте подчеркивается важная роль клеток глии, которые образуют наружную стенку пространства Вирхова—Робина.

По мере дальнейшего погружения в паренхиму мозга пенетрирующие артериолы сужаются, утрачивают слой гладкомышечных клеток и пиальной оболочки и переходят в сеть капиляров. На этом этапе ПВП окружено тонкой эндотелиальной базальной пластинкой (состоящей в основном из ламинина, фибронектина, коллагена IV типа) и клетками глии, что обеспечивает плотное соединение ПВП (перикапиллярных) с окружающими тканями [26, 31]. По мере того, как капилляры переходят сначала в венулы, потом в вены, заполненное жидкостью перикапиллярное пространство вновь расширяется. На этом уровне оно ограничено стенкой вены изнутри и пограничной глиальной мембраной снаружи. Таким образом, глимфатическая циркуляция обеспечивается непрерывной сетью ПВП, которая объединяет в единую систему пенетрирующие артериолы, капилляры, венулы и паренхиматозные дренажные вены большого калибра [6].

Модель глимфатической циркуляции

Пространства Вирхова—Робина заполнены ЦСЖ, которая поступает туда из субарахноидального пространства. Движение ЦСЖ по ПВП на начальном этапе определяется скоростью продукции ЦСЖ, а также градиентом, который создается пульсацией пенетрирующих артериол. Это обеспечивает проникновение ЦСЖ вглубь паренхимы мозга по периартериальным пространствам к пространству, окружающему капилляры. ЦСЖ с ионами и небольшими молекулами (молекулярной массой <100 кДа) может покидать перикапиллярное пространство и проникать в окружающую ткань через каналы в мембранах терминальных отростков глиальных клеток, образованные белком аквапорином-4 [28, 32—35]. После выхода из периартерильных и перикапиллярных пространств ЦСЖ смешивается с ИСЖ (и растворенными в ней продуктами метаболизма), а затем через такие же аквапориновые поры возвращается обратно в ПВП, но уже вокруг венул и вен. Причины движения жидкости из ПВП в глиальную ткань и обратно до сих пор не поняты. Активные переносчики в настоящий момент не установлены, поэтому, скорей всего, речь идет о пассивном транспорте за счет градиента концентрации. В ПВП артериол и капилляров, по всей видимости, давление циркулирующей жидкости нагнетается за счет пульсации сосудов и оказывается выше, чем давление ИСЖ в окружающей глии, что и запускает перенос по градиенту. Выход из ПВП части ЦСЖ способствует значительному уменьшению давления, которое в самых глубинных отделах еще больше снижается в связи с физиологическим расширением пространства, окружающего капилляры и венулы, таким образом, градиент на этом участке оказывается противоположным: давление смешанной ЦСЖ с ИСЖ в глии становится значительно выше и по градиенту жидкость устремляется обратно — но уже в перивенозное пространство, где давление оказывается минимальным. Зависимость тока жидкости от большого количества факторов — пульсовой волны, внутриартериального, внутривенозного и интерстициального давления, а также связи с циркадными ритмами — объясняют уязвимость глимфатической циркуляции: активность системы клиренса может меняться в связи с наличием сердечно-сосудистых заболеваний, нарушением циркадных ритмов, легочной патологией с повышением внутригрудного давления, и даже зависеть от положения тела во время ночного сна [36, 37]. Ток жидкости по градиенту концентрации — на данный момент наиболее вероятная гипотеза движения ЦСЖ, которая позволяет объяснить механизм работы этой дренажной системы [38, 39]. Следует отметить, что молекулы с большой массой (>100 кДа), остаются в пределах ПВП: от периартериального до перивенозного пространства на всем протяжении глимфатической системы [32]. После прохождения всех уровней от ПВП артериол до ПВП дренирующих вен ЦСЖ и ИСЖ с растворенными в ней большими и малыми молекулами, а также продуктами метаболизма нейронов, захваченными из глии, наконец-то удаляются из головного мозга. На этом этапе, видимо, и подключаются описанные ранее лимфатические сосуды, расположенные вокруг венозных синусов. Они захватывают жидкость из ПВП, в дальнейшем дренируясь через лимфатические сосуды мозговых оболочек в лимфатические сосуды шеи [6, 33—35]. Помимо лимфатических сосудов головного мозга, определенное значение может иметь лимфатическая система ряда черепных нервов. Так, плотная лимфатическая сеть, расположенная внутри подслизистой оболочки носовых раковин в продолжении обонятельных трактов, отвечает за выведение 15—30% растворенных в ЦСЖ веществ непосредственно в глубокие шейные лимфатические узлы [40]. Активно изучается возможная роль лимфатической системы глаза и зрительных нервов, причем данная идея была выдвинута отечественными учеными задолго до формирования концепции глимфатической системы [41].

В качестве альтернативного пути клиренса рассматривается перенос ЦСЖ и ИСЖ через арахноидальные грануляции, которые высвобождают жидкость в дуральные венозные синусы, обеспечивая дальнейшее поступление «метаболического мусора» уже в периферическую венозную систему [42].

Функции периваскулярного пути

Помимо удаления продуктов обмена из интерстициального пространства, глимфатическая система позволяет осуществлять тесный обмен между ЦСЖ и ИСЖ и участвует в доставке питательных веществ в паренхиму головного мозга [43]. В недавних исследованиях было показано, что посредством глимфатического пути из ЦСЖ в паренхиму головного мозга могут поступать малые молекулы липидов, различные сигнальные молекулы, а также аполипопротеин E (ApoE) [44]. ApoE играет ключевую роль в метаболизме липидов, имеющее принципиальное значение для обеспечения адекватного функционирования нейронов и нейропластичности. Несмотря на то что этот липопротеин может синтезироваться астроцитами непосредственно in situ, глимфатический перенос ApoE из ЦСЖ может способствовать более широкому его распространению и лучшему обеспечению потребностей головного мозга в данном соединении. Вероятно, что глимфатический путь также способствует поступлению и распределению факторов роста, нейромодуляторов, белков-переносчиков и питательных веществ, необходимых для адекватной работы ЦНС [44].

Особую роль глимфатическая система играет в удалении бета-амилоида (Aβ) — ключевого биомаркера болезни Альцгеймера (БА) [34, 44]. J. Iliff и соавт. [6] продемонстрировали, что выведение радиоактивно меченного Aβ, введенного в паренхиму головного мозга, происходит как раз через периваскулярные пути. Важное значение глимфатической циркуляции подтверждает и тот факт, что клиренс Aβ напрямую зависит от количества аквапорина-4: у мышей с выключенным геном, отвечающим за экспрессию белка аквапорина-4, выведение Aβ было снижено на 55% по сравнению с контрольной группой. На примере клиренса Aβ удалось не просто проследить все этапы глимфатического пути, но и выделить факторы, которые позитивно или негативно сказываются на работе периваскулярного дренажа. Так, B.Kressc и соавт. [45] показали, что фактор старения в патогенезе БА может быть опосредована снижением глимфатической циркуляции: у старых мышей клиренс Aβ в мозге оказался на 40% ниже по сравнению с молодыми, что объясняется возрастным уменьшением пульсации артерий и нарушением поляризации аквапорина-4 в отростках астроцитов. Понимание особенностей строения и работы глимфатической системы позволило лучше объяснить как защитные факторы, так и факторы риска, которые ранее были выявлены эмпирическим путем. Так, нарушением работы периваскулярного дренажа может объясняться негативный эффект инсомнии, депрессии и обструктивного апноэ сна [46—48]. Напротив, физическая активность, которая может оказывать свое положительное влияние за счет улучшения функции сердечно-сосудистой системы, восстановления циркадных ритмов, качества сна и снижения риска депрессии, — наиболее доказанный способ увеличить элиминацию Aβ по глимфатическим путям [49]. Понимание роли глимфатической системы в патогенезе БА стимулировало поиск возможностей более простой оценки дисфункции периваскулярного пути [37, 50—52].

Несмотря на то что чаще всего глимфатческая регуляция обсуждается как система очищения от Aβ и рассматривается применимо к БА, посредством периваскулярного дренажа мозг освобождается и от других молекул и фрагментов белков. Так, I. Lundgaard и соавт. [53] в моделях in vivo продемонстрировали особое значение глимфатического пути в удалении лактата. В работах J. Iliff и соавт. [54] удалось показать связь между периваскулярным транспортом и отложением тау-белка — ключевого патогенетического биомаркера широкого спектра различных неройдегенеративных заболеваний, объединенных общим названием «таупатии». В одном из исследований было показано, что глимфатическая система может играть значимую роль в элиминации избытка альфа-синуклеина, что подчеркивает важность данного механизма в развитии различных вариантов синуклеинопатий (болезни Паркинсона, деменции с тельцами Леви и мультисистемной атрофии). Интересно, что, помимо возможной патогенетической роли, в работе было отмечено важное значение периваскулярного пути в распространении и диссеминации молекул синуклеина, что подчеркивает его важное значение в прогрессировании заболевания [55]. Следует отметить, что посредством глимфатического пути выводятся не только излишки белков (Aβ, альфа-синуклеин, тау-протеин), но и продукты окислительного стресса, перекисного окисления липидов, что позволяет сделать вывод об участии периваскулярного дренажа в патологическом старении и еще больше актуализирует проблему поиска возможных инструментов воздействия на данный механизм.

Регуляция деятельности глимфатической системы

К факторам, способным влиять на функционирование глимфатической системы, относятся сон, пульсация сосудов, положение тела в пространстве, а также те факторы, которые могут изменять количество аквапорина-4.

Наиболее значимым фактором для реализации адекватного периваскулярного дренажа является пульсация сосудов — за счет этого обеспечивается ток ЦСЖ и создается градиент концентрации, необходимый для ее дальнейшего движения. При перевязке внутренней сонной артерии, приводящей к резкому снижению индекса пульсации артерий (компенсаторное изменение диаметра артерий в ответ на колебание давления) значительно нарушается ток ЦСЖ из ПВП в ткани мозга [32]. В то время как введение адреномиметика добутамина, которое сопровождается увеличением индекса пульсации артерий без изменения их диаметра, приводит к обратному эффекту: индикатор, введенный в ЦСЖ, гораздо быстрее оказывается в паренхиме головного мозга, что говорит о значительном улучшении функции глимфатической системы. Причем этот эффект достигается именно за счет улучшения пульсации артерий, а не просто стимуляции кровотока, что подтверждается нарушением работы периваскулярного дренажа ЦСЖ даже в ответ на частичную окклюзию брахиоцефального ствола, которая изолированно нарушает пульсацию артерий при сохранении общего кровотока [56].

Глимфатическая система наиболее активна в ночные часы, что может быть связано с целым рядом причин. Во-первых, за счет преобладания парасимпатических влияний именно в ночное время отмечается наиболее активная продукция ЦСЖ, необходимая для обеспечения адекватного периваскулярного дренажа. Кроме того, снижение активности симпатической системы приводит к увеличению объемной доли интерстициального пространства. Таким образом, при переходе от бодрствования ко сну, когда уровень норадреналина в мозге снижается, внеклеточное пространство расширяется, что уменьшает тканевое сопротивление и приводит к более быстрому притоку ЦСЖ в интерстициальное пространство и увеличению клиренса растворенных веществ [57]. Примечательно, что во время общей анестезии происходят такие же изменения, что подчеркивает важную роль уровня бодрствования с вторичным изменением вегетативной регуляции [57].

H. Lee и соавт. [36] выявили, что не только продолжительность ночного сна, но и положение головы в это время могут влиять на функционирование глимфатической системы. Используя современные методы нейровизуализации с применением контрастного усиления в моделях in vivo, ученым удалось зарегистрировать ускорение глимфатического тока, когда мышей помещали в положение лежа на боку по сравнению с положениями лежа на животе или на спине. Таким образом, было выдвинуто предположение, что определенное значение в обеспечении нормального периваскулярного клиренса могут иметь постуральные или гравитационные факторы.

Еще одним фактором, влияющим на работу глимфатической системы, является аквапорин-4 — трансмембранный белок, формирующий водные каналы в астроцитарных концевых пластинках, через которые ЦСЖ попадает в интерстициальное пространство [58]. Выключение гена, ответственного за экспрессию аквапорина-4, приводило к нарушению движения жидкости из периваскулярного в интерстициальное пространство и обратно, при сохранности параметров притока ЦСЖ в ПВП [6, 32].

Нормальное функционирование глимфатической системы требует также адекватной продукции ЦСЖ сосудистыми сплетениями, чтобы обеспечить градиент давления для перемещения жидкости из желудочков в субарахноидальное пространство, а затем и в ПВП [28]. В работе J. Hoffmann и P. Goadsby [59] было установлено, что как увеличение, так и снижение давления ЦСЖ приводят к нарушению функционирования глимфатической системы.

Роль глимфатической дисциркуляции в патологии

В 2014 г. в журнале «Stroke» были опубликованы результаты оригинального исследования T. Gaberel и соавт. [60], в котором изучалось влияние различных подтипов инсульта на функционирование глимфатической системы в мозге мышей. Было показано, что при субарахноидальном кровоизлиянии (САК) значительно снижается активность глимфатической системы, в первую очередь за счет нарушения притока ЦСЖ в ПВП. Учитывая, что дисфункция глимфатического пути отмечалась даже после двусторонней краниотомии, авторы сделали вывод, что этот процесс не зависит от внутричерепной гипертензии, которая могла быть индуцирована САК. Ключевым же механизмом нарушения работы периваскулярного дренажа была названа непосредственная закупорка ПВП сгустками фибрина, что подтверждалось восстановлением глимфатического тока после введения фибринолитического агента в субарахноидальное пространство. Окклюзией пространств Вирхова—Робина объяснялось нарушение и еще одного этапа работы глимфатической регуляции: обратный ток жидкости из паренхимы мозга с растворенными в ней продуктами метаболизма также был нарушен, что, вероятно, было связано как непосредственно с закупоркой, так и с нарушением градиента давления.

На модели ишемического инсульта было выявлено, что в первые 3 ч после окклюзии средней мозговой артерии резко снижается приток ЦСЖ в ПВП, однако спустя 24 ч после реканализации сосуда глимфатическая функция полностью восстанавливается. Исследователи предположили, что даже кратковременная блокада глимфатического клиренса может способствовать закислению среды, нарушению процессов пластичности, а также выбросу возбуждающих нейротрансмиттеров с активацией процессов эксайтотоксичности, однако окончательного подтверждения этой гипотезы к настоящему моменту нет. Можно предположить, что в отсутствие адекватной реканализации и запуска контралатерального кровотока нарушение периваскулярного дренажа может сохраняться в течение более длительного времени, что способствует увеличению риска вторичных дегенеративных изменений, однако и это предположение не имеет пока окончательного ответа в связи с недостаточностью данных.

Роль глимфатической системы активно обсуждается и при хронической цереброваскулярной патологии. Хотя в настоящее время нет систематических исследований, которые всесторонне оценивали бы изменения глимфатической функции при дисциркуляторной энцефалопатии (ДЭП) и их значение в патогенезе данного состояния, все больше данных подтверждает изменение морфологии и функции ПВП при различных подтипах ДЭП прежде всего связанных с поражением малых церебральных сосудов [61].

Расширения ПВП (криблюры) по данным МРТ считаются одним из ранних нейровизуализационых маркеров ДЭП и болезней малых сосудов (церебральных микроангиопатиях). Они чаще обнаруживаются в базальных ганглиях, внутренней капсуле, а также в мосту мозга. Клиническая значимость расширения ПВП и их прогностическая роль остаются предметом дискуссий, во многом это связано с тем, что до сих пор не удается доказать какую-либо связь выраженности и количества криблюр с симптомами, типичными для ДЭП. Видимо, изменения ПВП, скорее, связаны с более отдаленными неблагоприятными последствиями: наличие криблюр может отражать более высокие риски вторичных дегенеративных изменений, типичных для длительно текущей хронической цереброваскулярной патологии, что подтверждается показанной в ряде исследований связью криблюр и когнитивных нарушений [62]. Однако подтверждение или опровержение этой гипотезы требует длительного проспективного наблюдения за пациентами.

На животных моделях была показана прямая связь экспрессии аквапорина-4 с артериальной гипертензией. Видимо, связь между повышением системного давления и количеством аквапориновых каналов носит защитную функцию, позволяя регулировать водно-электролитный баланс в головном мозге и поддерживать гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) даже в условиях резких колебаний перфузионного давления. Кроме того, было показано, что повышенная экспрессия аквапорина-4 сопровождается более поздней активацией астроглиоза, что может отражать важную роль связи артериальной гипертензии с количеством данного белка [63, 64].

Нарушение глимфатической функции было отмечено и при черепно-мозговой травме (ЧМТ). Z. Ren и соавт. [65], исследуя глимфатическую функцию на моделях закрытой ЧМТ у мышей, установили, что при легкой и среднетяжелой ЧМТ в первые 3 дня после травмы нарушается поляризация аквапорина-4 на окончаниях астроцитов, прилегающих к ПВП, что приводит к замедлению периваскулярного клиренса. Снижение количества аквапорина-4, видимо, может быть компенсаторным механизмом, направленным на временное уменьшение диффузии жидкости в интерстициальное пространство и уменьшение отека головного мозга [65]. Однако долгосрочные эффекты этих изменений острого периода остаются не до конца понятными.

В отсроченном же периоде ЧМТ происходят образование астроглиального рубца, воспаление, накопление белков из разрушенных нейронов и глии (p-tau и Aβ, глиальный фибриллярный кислый белок и S100 кальцийсвязывающий белок), что может вызывать дисфункцию глимфатической системы [28], приводя к вторичному накоплению тау-белка и Aβ во внеклеточных пространствах [58, 66] и значительному увеличению риска вторичных нейродегенеративных процессов, таких как БА [34] и хроническая травматическая энцефалопатия. Также не исключено, что в развитии глимфатической дисфункции после ЧМТ важная роль принадлежит ассоциированным с ЧМТ расстройствам сна [66—68]. Видимо, именно нарушением глимфатической регуляции можно объяснить тот факт, что ЧМТ является фактором риска ряда нейродегенеративных заболеваний (БА, болезнь Паркинсона, боковой амиотрофический склероз и т.д.).

Уже упоминалось, что нарушение глимфатической функции может иметь особое значение в патогенезе нейродегенеративных заболеваний. Накопление Aβ в мозге особенно характерно для БА и используется как один из ключевых биомаркеров этого заболевания [32]. Оценка функции периваскулярного дренажа может быть перспективным маркером, позволяющим оценить риск развития альцгеймеровской патологии, а восстановление глимфатического притока и клиренса ЦСЖ может рассматриваться как потенциальная терапевтическая мишень для профилактики, лечения и замедления прогрессирования БА [69]. Так, в работе P. Venkat и соавт. [70] было показано, что количество аквапорина-4 у мышей прямо коррелирует с успешностью выполнения различных когнитивных задач (тест распознавания предметов, запахов и водный лабиринт Морриса), что подтверждает связь глимфатической системы с клиническими особенностями и прогрессированием заболевания. D. Zeppenfeld и соавт. [71], изучая посмертные образцы человеческого мозга, выявили, что снижение количества представленных пор, образованных белком аквапорином, является верным предиктором наличия БА и напрямую коррелирует с численностью сенильных (амилоидных) бляшек. Отсутствие значительных изменений поляризации аквапорина-4 у когнитивно сохранных лиц в возрасте старше 85 лет дополнительно подтверждает прямую связь риска БА с функцией глимфатической системы. Несмотря на то что роль поляризации аквапорина-4 в развитии когнитивных нарушений еще требует дальнейшего изучения, это перспективное направление для последующих исследований [71, 72]. Интересно, что увеличение риска БА было отмечено и при нарушении на заключительном этапе глимфатического пути. Так, повреждение менингеальных лимфатических сосудов, которые необходимы для итоговой абсорбции жидкости из ПВП и удаления ее из головного мозга, способствовало отложению Aβ непосредственно в самих мозговых оболочках, а также увеличивало накопление Aβ в паренхиме мозга. На основании этих данных авторы сделали вывод, что восстановление функции лимфатических сосудов мягких мозговых оболочек может быть еще одной перспективной терапевтической мишенью для снижения риска последующего развития БА [73].

Заключение

Глимфатическая система является важной функциональной структурой, которая обеспечивает выведение патологических белков и продуктов метаболизма из головного мозга. В настоящий момент активно накапливаются данные о механизмах регуляции функции глимфатической системы, а также о ее роли в патогенезе различных заболеваний ЦНС. Дальнейшие исследования в этой области в перспективе могут привести к открытию новых инструментов диагностики, профилактики, лечения и реабилитации в неврологической практике.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Литература / References:

  1. Ikomi F, Kawai Y, Ohhashi T. Recent Advance in Lymph Dynamic Analysis in Lymphatics and Lymph Nodes. Annals of Vascular Diseases. 2012;5(3):258-568.  https://doi.org/10.3400/avd.ra.12.00046
  2. Abbott NJ. Evidence for bulk flow of brain interstitial fluid: significance for physiology and pathology. Neurochemistry International. 2004;45(4):545-552.  https://doi.org/10.1016/j.neuint.2003.11.006
  3. Cserr HF, Cooper DN, Suri PK, et al. Efflux of radiolabeled polyethylene glycols and albumin from rat brain. American Journal of Physiology-Renal Physiology. 1981;240(4):319-328.  https://doi.org/10.1152/ajprenal.1981.240.4.f319
  4. Bradbury MW, Cserr HF, Westrop RJ. Drainage of cerebral interstitial fluid into deep cervical lymph of the rabbit. American Journal of Physiology-Renal Physiology.1981;240(4):329-336.  https://doi.org/10.1152/ajprenal.1981.240.4.f329
  5. Bradbury MW, Westrop RJ. Factors influencing exit of substances from cerebrospinal fluid into deep cervical lymph of the rabbit. The Journal of Physiology. 1983;339(1):519-534.  https://doi.org/10.1113/jphysiol.1983.sp014731
  6. Iliff JJ, Wang M, Liao Y, et al. A Paravascular Pathway Facilitates CSF Flow Through the Brain Parenchyma and the Clearance of Interstitial Solutes, Including Amyloid. Science Translational Medicine. 2012;4(147):147ra111-147ra111. https://doi.org/10.1126/scitranslmed.3003748
  7. Louveau A, Harris TH, Kipnis J. Revisiting the Mechanisms of CNS Immune Privilege. Trends in Immunology. 2015;36(10):569-577.  https://doi.org/10.1016/j.it.2015.08.006
  8. Caversaccio M, Peschel O, Arnold W. Connections between the cerebrospinal fluid space and the lymphatic system of the head and neck in humans. Intracranial and Intralabyrinthine Fluids. 1996;2(19):123-128.  https://doi.org/10.1007/978-3-642-80163-1_15
  9. Damkier HH, Brown PD, Praetorius J. Epithelial Pathways in Choroid Plexus Electrolyte Transport. Physiology. 2010;25(4):239-249.  https://doi.org/10.1152/physiol.00011.2010
  10. Bulat M, Klarica M. Recent insights into a new hydrodynamics of the cerebrospinal fluid. Brain Research Reviews. 2011;65(2):99-112.  https://doi.org/10.1016/j.brainresrev.2010.08.002
  11. Crone C. The Blood-Brain Barrier as a Tight Epithelium: Where Is Information Lacking? Annals of the New York Academy of Sciences. 1986;481(1):174-185.  https://doi.org/10.1111/j.1749-6632.1986.tb27149.x
  12. Kimelberg HK. Water homeostasis in the brain: Basic concepts. Neuroscience. 2004;129(4):851-860.  https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2004.07.033
  13. Milhorat TH, Hammock MK, Fenstermacher JD, et al. Cerebrospinal Fluid Production by the Choroid Plexus and Brain. Science. 1971;173(3994):330-332.  https://doi.org/10.1126/science.173.3994.330
  14. Rapoport SI. A mathematical model for vasogenic brain edema. Journal of Theoretical Biology. 1978;74(3):439-467.  https://doi.org/10.1016/0022-5193(78)90224-2
  15. Cutler RWP, Page L, Galicich J, et al Formation and absorption of cerebrospinal flui in man. Brain. 1968;91(4):707-720.  https://doi.org/10.1093/brain/91.4.707
  16. Rubin RC, Henderson ES, Ommaya AK, et al. The Production of Cerebrospinal Fluid in Man and Its Modification by Acetazolamide. Journal of Neurosurgery. 1966;25(4):430-436.  https://doi.org/10.3171/jns.1966.25.4.0430
  17. Schroth G, Klose U. Cerebrospinal fluid flow. Neuroradiology. 1992;35(1):10-15.  https://doi.org/10.1007/bf00588271
  18. Johanson CE, Duncan JA, Klinge PM, et al. Multiplicity of cerebrospinal fluid functions: New challenges in health and disease. Cerebrospinal Fluid Research. 2008;5(1):10.  https://doi.org/10.1186/1743-8454-5-10
  19. Nilsson C, Stahlberg F, Thomsen C, et al. Circadian variation in human cerebrospinal fluid production measured by magnetic resonance imaging. American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 1992;262(1):20-24.  https://doi.org/10.1152/ajpregu.1992.262.1.r20
  20. Lindvall M, Owman C. Autonomic Nerves in the Mammalian Choroid Plexus and Their Influence on the Formation of Cerebrospinal Fluid. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 1981;1(3):245-266.  https://doi.org/10.1038/jcbfm.1981.30
  21. Damkier HH, Brown PD, Praetorius J. Cerebrospinal Fluid Secretion by the Choroid Plexus. Physiological Reviews. 2013;93(4):1847-1892. https://doi.org/10.1152/physrev.00004.2013
  22. Bonnet MH, Arand DL. Heart rate variability: sleep stage, time of night, and arousal influences. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 1997;102(5):390-396.  https://doi.org/10.1016/s0921-884x(96)96070-1
  23. Friese S, Hamhaber U, Erb M, et al. The Influence of Pulse and Respiration on Spinal Cerebrospinal Fluid Pulsation. Investigative Radiology. 2004;39(2):120-130.  https://doi.org/10.1097/01.rli.0000112089.66448.bd
  24. Wagshul ME, Eide PK, Madsen JR. The pulsating brain: A review of experimental and clinical studies of intracranial pulsatility. Fluids and Barriers of the CNS. 2011;8(1):5.  https://doi.org/10.1186/2045-8118-8-5
  25. Weller RO. Microscopic morphology and histology of the human meninges. Morphologie. 2005;89(284):22-34.  https://doi.org/10.1016/s1286-0115(05)83235-7
  26. Bakker ENTP, Bacskai BJ, Arbel-Ornath M, et al. Lymphatic Clearance of the Brain: Perivascular, Paravascular and Significance for Neurodegenerative Diseases. Cellular and Molecular Neurobiology. 2016;36(2):181-194.  https://doi.org/10.1007/s10571-015-0273-8
  27. Weller RO, Djuanda E, Yow H-Y, et al. Lymphatic drainage of the brain and the pathophysiology of neurological disease. Acta Neuropathologica. 2008;117(1):1-14.  https://doi.org/10.1007/s00401-008-0457-0
  28. Jessen NA, Munk ASF, Lundgaard I, et al. The Glymphatic System: A Beginner’s Guide. Neurochemical Research. 2015;40(12):2583-2599. https://doi.org/10.1007/s11064-015-1581-6
  29. Bedussi B, Almasian M, de Vos J, et al. Paravascular spaces at the brain surface: Low resistance pathways for cerebrospinal fluid flow. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 2017;38(4):719-726.  https://doi.org/10.1177/0271678x17737984
  30. Bedussi B, van Lier MGJTB, Bartstra JW, et al. Clearance from the mouse brain by convection of interstitial fluid towards the ventricular system. Fluids and Barriers of the CNS. 2015;12(1):34-39.  https://doi.org/10.1186/s12987-015-0019-5
  31. Morris AWJ, Sharp MM, Albargothy NJ, et al. Vascular basement membranes as pathways for the passage of fluid into and out of the brain. Acta Neuropathologica. 2016;131(5):725-736.  https://doi.org/10.1007/s00401-016-1555-z
  32. Iliff JJ, Lee H, Yu M, et al. Brain-wide pathway for waste clearance captured by contrast-enhanced MRI. Journal of Clinical Investigation. 2013;123(3):1299-1309. https://doi.org/10.1172/jci67677
  33. Hubbard JA, Hsu MS, Seldin MM, et al. Expression of the Astrocyte Water Channel Aquaporin-4 in the Mouse Brain. ASN Neuro. 2015;7(5):175909141560548. https://doi.org/10.1177/1759091415605486
  34. Tarasoff-Conway JM, Carare RO, Osorio RS, et al. Clearance systems in the brain — implications for Alzheimer disease. Nature Reviews. 2015;11(8):457-470.  https://doi.org/10.1038/nrneurol.2015.119
  35. Louveau A, Da Mesquita S, Kipnis J. Lymphatics in Neurological Disorders: A Neuro-Lympho-Vascular Component of Multiple Sclerosis and Alzheimer’s Disease? Neuron. 2016;91(5):957-973.  https://doi.org/10.1016/j.neuron.2016.08.027
  36. Lee H, Xie L, Yu M, et al. The Effect of Body Posture on Brain Glymphatic Transport. Journal of Neuroscience. 2015;35(31):11034-11044. https://doi.org/10.1523/jneurosci.1625-15.2015
  37. Kiviniemi V, Wang X, Korhonen V, et al. Ultra-fast magnetic resonance encephalography of physiological brain activity — Glymphatic pulsation mechanisms? Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 2015;36(6):1033-1045. https://doi.org/10.1177/0271678x15622047
  38. Hladky SB, Barrand MA. Mechanisms of fluid movement into, through and out of the brain: evaluation of the evidence. Fluids and Barriers of the CNS. 2014;11(1):26.  https://doi.org/10.1186/2045-8118-11-26
  39. Asgari M, de Zélicourt D, Kurtcuoglu V. Glymphatic solute transport does not require bulk flow. Scientific Reports. 2016;6(1):23-28.  https://doi.org/10.1038/srep38635
  40. Bradbury MW, Cole DF. The role of the lymphatic system in drainage of cerebrospinal fluid and aqueous humour. The Journal of Physiology. 1980;299(1):353-365.  https://doi.org/10.1113/jphysiol.1980.sp013129
  41. Гусева М.Р., Бесланеева М.А., Мищенко Н.В., Хурай А.Р. Особенности проникновения антиоксидантного препарата гистохром через гематоофтальмический барьер (экспериментальное исследование). Вестник офтальмологии. 2007;123(6):38-40. 
  42. Dixon WE, Halliburton WD. The cerebro-spinal fluid. The Journal of Physiology. 1914;48(2-3):128-153.  https://doi.org/10.1113/jphysiol.1914.sp001652
  43. Matsumae M, Sato O, Hirayama A, et al. Research into the Physiology of Cerebrospinal Fluid Reaches a New Horizon: Intimate Exchange between Cerebrospinal Fluid and Interstitial Fluid May Contribute to Maintenance of Homeostasis in the Central Nervous System. Neurologia medico-chirurgica. 2016;56(7):416-441.  https://doi.org/10.2176/nmc.ra.2016-0020
  44. Achariyar TM, Li B, Peng W, et al. Glymphatic distribution of CSF-derived apoE into brain is isoform specific and suppressed during sleep deprivation. Molecular Neurodegeneration. 2016;11(1):12-18.  https://doi.org/10.1186/s13024-016-0138-8
  45. Kress BT, Iliff JJ, Xia M, et al. Impairment of paravascular clearance pathways in the aging brain. Annals of Neurology. 2014;76(6):845-861.  https://doi.org/10.1002/ana.24271
  46. Xie L, Kang H, Xu Q, et al. Sleep Drives Metabolite Clearance from the Adult Brain. Science. 2013;342(6156):373-377.  https://doi.org/10.1126/science.1241224
  47. Xia M, Yang L, Sun G, Qi S, Li B. Mechanism of depression as a risk factor in the development of Alzheimer’s disease: the function of AQP4 and the glymphatic system. Psychopharmacology. 2016;234(3):365-379.  https://doi.org/10.1007/s00213-016-4473-9
  48. Ju Y-ES, Finn MB, Sutphen CL, et al. Obstructive sleep apnea decreases central nervous system-derived proteins in the cerebrospinal fluid. Annals of Neurology. 2016;80(1):154-159.  https://doi.org/10.1002/ana.24672
  49. He X, Liu D, Zhang Q, et al. Voluntary Exercise Promotes Glymphatic Clearance of Amyloid Beta and Reduces the Activation of Astrocytes and Microglia in Aged Mice. Neuroscience. 2017;10:23-27.  https://doi.org/10.3389/fnmol.2017.00144
  50. Simon MJ, Iliff JJ. Regulation of cerebrospinal fluid (CSF) flow in neurodegenerative, neurovascular and neuroinflammatory disease. Biochimica et Biophysica Acta (BBA). Molecular Basis of Disease. 2016;1862(3):442-451.  https://doi.org/10.1016/j.bbadis.2015.10.014
  51. Peng W, Achariyar TM, Li B, et al. Suppression of glymphatic fluid transport in a mouse model of Alzheimer’s disease. Neurobiology of Disease. 2016;93:215-225.  https://doi.org/10.1016/j.nbd.2016.05.015
  52. Yang L, Kress BT, Weber HJ, et al. Evaluating glymphatic pathway function utilizing clinically relevant intrathecal infusion of CSF tracer. Journal of Translational Medicine. 2013;11(1):107.  https://doi.org/10.1186/1479-5876-11-107
  53. Lundgaard I, Lu ML, Yang E, et al. Glymphatic clearance controls state-dependent changes in brain lactate concentration. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 2016;37(6):2112-2124. https://doi.org/10.1177/0271678x16661202
  54. Iliff JJ, Chen MJ, Plog BA, et al. Impairment of Glymphatic Pathway Function Promotes Tau Pathology after Traumatic Brain Injury. The Journal of Neuroscience. 2014;34(49):16180-16193. https://doi.org/10.1523/jneurosci.3020-14.2014
  55. Valdinocci D, Radford R, Siow S, et al. Potential Modes of Intercellular α-Synuclein Transmission. International Journal of Molecular Sciences. 2017;18(2):469.  https://doi.org/10.3390/ijms18020469
  56. Rennels ML, Gregory TF, Blaumanis OR, et al. Evidence for a «Paravascular» fluid circulation in the mammalian central nervous system, provided by the rapid distribution of tracer protein throughout the brain from the subarachnoid space. Brain Research. 1985;326(1):47-63.  https://doi.org/10.1016/0006-8993(85)91383-6
  57. Xie L, Kang H, Xu Q, et al. Sleep drives metabolite clearance from the adult brain. Science. 2013;342(6156):373-377.  https://doi.org/10.1126/science.1241224
  58. Papadopoulos MC, Verkman AS. Aquaporin water channels in the nervous system. Nature Reviews Neuroscience. 2013;14(4):265-277.  https://doi.org/10.1038/nrn3468
  59. Hoffmann J, Goadsby PJ. Update on intracranial hypertension and hypotension. Current Opinion in Neurology. 2013;26(3):240-247.  https://doi.org/10.1097/wco.0b013e328360eccc
  60. Gaberel T, Gakuba C, Goulay R, et al. Impaired Glymphatic Perfusion After Strokes Revealed by Contrast-Enhanced MRI. Stroke. 2014;45(10):3092-3096. https://doi.org/10.1161/strokeaha.114.006617
  61. Mestre H, Kostrikov S, Mehta RI, Nedergaard M. Perivascular spaces, glymphatic dysfunction, and small vessel disease. Clinical Science. 2017;131(17):2257-2274. https://doi.org/10.1042/cs20160381
  62. MacLullich AMJ. Enlarged perivascular spaces are associated with cognitive function in healthy elderly men. Journal of Neurology. Neurosurgery & Psychiatry. 2004;75(11):1519-1523. https://doi.org/10.1136/jnnp.2003.030858
  63. Tomassoni D, Bramanti V, Amenta F. Expression of aquaporins 1 and 4 in the brain of spontaneously hypertensive rats. Brain Research. 2010;1325:155-163.  https://doi.org/10.1016/j.brainres.2010.02.023
  64. Eide PK, Ringstad G. Delayed clearance of cerebrospinal fluid tracer from entorhinal cortex in idiopathic normal pressure hydrocephalus: A glymphatic magnetic resonance imaging study. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 2018;0271678X1876097. https://doi.org/10.1177/0271678x18760974
  65. Ren Z, Iliff JJ, Yang L, et al. «Hit & Run» Model of Closed-Skull Traumatic Brain Injury (TBI) Reveals Complex Patterns of Post-Traumatic AQP4 Dysregulation. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 2013;33(6):834-845.  https://doi.org/10.1038/jcbfm.2013.30
  66. Lowe J, Mirra S, Hyman B, Dickson D. Ageing and dementia. Greenfield’s Neuropathology. 2008;2(6)1031-1152.
  67. Shibata M, Yamada S, Kumar SR, et al. Clearance of Alzheimer’s amyloid-β1-40 peptide from brain by LDL receptor—related protein-1 at the blood-brain barrier. Journal of Clinical Investigation. 2000;106(12):1489-1499. https://doi.org/10.1172/jci10498
  68. Cirrito JR. P-glycoprotein deficiency at the blood-brain barrier increases amyloid-deposition in an Alzheimer disease mouse model. Journal of Clinical Investigation. 2005;115(11):3285-3290. https://doi.org/10.1172/jci25247
  69. Peng W, Achariyar TM, Li B, et al. Suppression of glymphatic fluid transport in a mouse model of Alzheimer’s disease. Neurobiology of disease. 2016; 93:215-225. 
  70. Venkat P, Chopp M, Zacharek A, et al. White matter damage and glymphatic dysfunction in a model of vascular dementia in rats with no prior vascular pathologies. Neurobiology of Aging. 2017;50:96-106.  https://doi.org/10.1016/j.neurobiolaging.2016.11.002
  71. Zeppenfeld DM, Simon M, Haswell JD, et al. Association of Perivascular Localization of Aquaporin-4 With Cognition and Alzheimer Disease in Aging Brains. JAMA Neurology. 2017;74(1):91.  https://doi.org/10.1001/jamaneurol.2016.4370
  72. Da Mesquita S, Louveau A, Vaccari A, et al. Functional aspects of meningeal lymphatics in ageing and Alzheimer’s disease. Nature. 2018;560(7717):185-191.  https://doi.org/10.1038/s41586-018-0368-8
  73. Louveau A, Herz J, Alme MN, et al. CNS lymphatic drainage and neuroinflammation are regulated by meningeal lymphatic vasculature. Nature Neuroscience. 2018;21(10):1380-1391.

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо со ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail

Мы используем файлы cооkies для улучшения работы сайта. Оставаясь на нашем сайте, вы соглашаетесь с условиями использования файлов cооkies. Чтобы ознакомиться с нашими Положениями о конфиденциальности и об использовании файлов cookie, нажмите здесь.