Саратовские ученые: биологи, физики, медики — на основе новых открытий в нейрофизиологии разрабатывают методики ранней диагностики, лечения и реабилитации тяжелых заболеваний. О проводимой работе корреспонденту «РГ» рассказала заведующая кафедрой физиологии человека и животных СГУ, доктор биологических наук Оксана Семячкина-Глушковская.
Оксана Валерьевна, выходит, выражение «сон лечит» это не просто красивые слова?
Оксана Семячкина-Глушковская: Все новое — это хорошо забытое старое. Сон нужен организму. Хотим мы этого или нет, но спим почти половину нашей жизни. Тем не менее вопрос: «Зачем мы спим?» в науке долгое время не имел ответа.
Ответить на него удалось только после большого переворота в нейрофизиологии, который произошел в последние годы. Благодаря открытиям, сделанным учеными, доказано, что из мозга во время сна по лимфатическим сосудам происходит активное выведение цереброваскулярной жидкости или водой вредных веществ, токсинов.
Еще два века назад великий анатом Паоло Масканьи открыл на поверхности мозга лимфатические сосуды. Эти сосуды прозрачны и не видны на белом веществе мозга, кроме того, они микроскопические. Итальянский анатом наполнял эти сосуды ртутью и даже сделал восковые слепки. Однако повторить опыты Масканьи оказалось очень сложно, и его открытие надолго осталось неоцененным. Более того, общепризнанной все это время являлась теория, по которой в мозге нет лимфатических сосудов и иммунной системы.
Только в наши дни, используя современные конфокальные и двухфотонные микроскопы, эксперименты Масканьи удалось повторить. Это сделал американский ученый Джонатан Кипнис, он является нашим партнером по проекту. Таким образом, было повторно доказано существование лимфатических сосудов на поверхности мозга. Но трудно представить, чтобы дренажную функцию осуществляли только поверхностные сосуды. Российским ученым, которые продолжили эти исследования, удалось доказать, что лимфатические сосуды находятся и внутри мозга, для того, чтобы выводить воду, а вместе с ней токсины, накопленные за день.
Науке известно, что в мозге существует гематоэнцефалический барьер, который не пропускает вредные вещества. Нам первым в мире удалось доказать, что он может открываться сам по себе, например, под воздействием громкой музыки.
Сначала мы провели эксперименты на животных, которые это подтвердили.
Крыс возили в специальную студию звукозаписи, ставили треки рок-групп «Рамштайн» и «Скорпионс» с уровнем звука до 100 децибел.
При этом нормальное открытие барьера является активирующим фактором для лимфатической системы мозга: как только открывается барьер, тут же повышается ток жидкости в мозге, выводя токсичные вещества из его тканей. В начале марта в клинике Шарите в Берлине мы проводим исследования, в которых будут участвовать волонтеры с прослушиванием громкой музыки с последующим анализом на МРТ изменения проницаемости гематоэнцефалического барьера. Если на людях результаты подтвердятся, то такой метод будет применяться для лечения пациентов с болезнью Альцгеймера, чтобы улучшить у них выведение токсичного белка бета-амилоида.
Метод открытия барьера музыкой мы планируем также использовать при лечении людей с опухолью мозга (глиомой) для того, чтобы доставлять лекарственные препараты в мозг. Сейчас даже после удачного хирургического удаления опухоли она вновь прорастает. Хирург удаляет только то, что можно видеть на МРТ или во время просвечивания опухоли специальным фотодинамическим методом. Но это не дает шансов на выявление диффузного разрастания глиомы. Поэтому важно найти метод, который будет находить очаги прорастания глиомы, помогая воздействовать на нее медикаментозно. Таким методом может явиться громкая музыка, которая позволит открыть барьер в том месте, где находятся невидимые очаги опухоли. В силу этого лекарственное вещество попадет куда нужно.
Ну а сон — это еще одна возможность преодолеть барьер?
Оксана Семячкина-Глушковская: Во сне открывается еще один барьер — хароидальный. Предварительные данные на животных есть, нужно проверять на людях. Те исследования, которые уже проводились, показали, что во время сна активируется образование цереброваскулярной жидкости или воды в мозге. Это происходит когда человек погружается в глубокий сон без сновидений. Вода движется, и вместе с ней выводятся токсины, метаболиты, причем скорость колоссальная, процесс занимает пять минут.
Когда человек погружается в глубокий сон, его мозг очищается от токсинов и других вредных веществ
Наша задача — научиться определять это терапевтическое окошко и дать эффективный стимул, чтобы его увеличить. Для кого-то из пациентов роль стимула может сыграть звук, для кого-то — магнитное воздействие.
В рамках мегагранта работает несколько групп ученых. Мы уже доказали анатомически, что лимфатические сосуды есть в мозге. Но чтобы защитить эту позицию на международном уровне, необходимо получить подтверждения. Поэтому над этой проблемой разными методами работают сразу несколько групп исследователей: в Саратове, Новосибирске и Финляндии.
Кроме того, есть группа математического моделирования, которая выясняет алгоритмы движения воды из глубоких тканей мозга на его поверхность и дальше на периферию, рассчитывает скорость, траекторию, геометрию движения церебральных жидкостей. Есть очень важная группа машинного обучения, это направление возглавляет академик Юрген Куртц из Германии. Мы ведем переговоры со специалистами компании «Сименс» по разработке специальной программы МРТ, совмещенной с записями электроэнцефалограммы, чтобы впоследствии разработать пионерский метод по оценке движения воды по лимфатическим сосудам мозга, пользуясь только измерениями ЭЭГ.
Как ваши исследования могут способствовать диагностике и лечению конкретных заболеваний?
Оксана Семячкина-Глушковская: В рамках мегагранта мы пока разрабатываем методику диагностики и лечения по двум направлениям: геморрагиям у новорожденных и выведению из мозга токсичного белка бета-амилоида, который образуется при болезни Альцгеймера.
По исследованиям американцев, сейчас у пятидесяти процентов новорожденных малышей происходят мелкие кровоизлияния в мозг. Бесследно они не проходят, хотя последствия разные. Ребенок может отставать в развитии, менее успешно адаптироваться в социуме. У кого-то из детей это начнет проявляться только в школе, он хуже будет справляться с учебной программой, либо разовьется скрытая эпилепсия, либо окажется сниженная функциональная активность, ребенок физически будет очень быстро уставать.
К счастью, кровоизлияния у новорожденных происходят не сразу. Если мы говорим про доношенных детей, природа дает нам в среднем три дня, в течение которых накапливаются сигнализирующие признаки. Если мы вовремя успеем это диагностировать, увидеть на электроэнцефалограмме, что вода накапливается в мозге, лимфатика работает плохо, значит, это признак беды. В этом случае может быть проведена терапия, которая, возможно, поможет предотвратить развитие заболевания.
Причем мы планируем применять не медикаментозные методы лечения, а физические, на такие стимулы лимфатика хорошо откликается. Например, для новорожденных детей может быть использована трансляция «розового шума». Это звук, который издает пуповина мамы, записанный при скрининге. Услышав его, ребенок успокаивается. С другой стороны, мы ожидаем, что этот звук будет стимулировать очистительные функции лимфатической системы малыша.
Перспективный вопрос
Как скоро можно ожидать, что такие методики будут применяться для лечения?
Семячкина-Глушковская: Мегагрант, выделенный Правительством РФ, рассчитан на три года, с возможностью пролонгации исследований до пяти лет. В результате этой работы будут созданы прототипы технологий воздействия на очистительные функции лимфатической системы мозга во время сна. Одна из дальнейших возможностей — открытие в Саратове клиники сна и центра нейрореабилитации.
Реабилитация после инсульта
Новые методики лечения с помощью сна, разрабатываемые саратовскими учеными, могут применяться также для реабилитации больных, перенесших инсульт. Как рассказал корреспонденту «РГ» доктор медицинских наук Антон Киселев, людям, перенесшим инсульт, трудно вновь начать двигаться, а с помощью коррекции сна и специальных методов стимулирования они смогут восстановить утраченные навыки.
