Глимфатическая система и ее роль в развитии болезни Альцгеймера

Одной из основных концепций, объясняющих развитие болезни Альцгеймера, в настоящее время является амилоидная теория. Достоверно установлено, что накопление патологического белка амилоида β провоцирует запуск ряда патохимических реакций, приводящих в конечном счете к развитию синаптической дисфункции и формированию когнитивных нарушений. Белок амилоид β синтезируется и в мозге людей, не страдающих нейродегенеративной патологией. В норме он активно удаляется из головного мозга. Однако точные механизмы поддержания его клиренса не установлены. На роль такого компонента претендует недавно открытая глимфатическая система. В представленном обзоре проводится анализ предположения, что развитие ее дисфункции способствует накоплению амилоид β и развитию клинической картины болезни Альцгеймера. 

1. Breslin JW, Yang Y, Scallan JP, et al. Lymphatic vessel network structure and physiology. Compr Physiol 2018;9(1):207–299. DOI: 10.1002/cphy.c180015.

2. Cserr HF, Ostrach LH. Bulk flow of interstitial fluid after intracranial injection of Blue Dextran. 2000. Exp Neurol. 1974;45(1):50–60. DOI: 10.1016/0014-4886(74)90099-5.

3. Cserr HF, Cooper DN, Suri PK, et al. Efflux of radiolabeled polyethylene glycols and albumin from rat brain. Am J Physiol. 1981;240(4):F319–328. DOI: 10.1152/ajprenal.1981.240.4.F319.

4. Szentistvanyi I, Patlak CS, Ellis RA, et al. Drainage of interstitial fluid from different regions of rat brain. Am J Physiol. 1984;246(6 Pt 2):F835–844. DOI: 10.1152/ajprenal.1984.246.6.F835.

5. 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 Res. 1985;326(1):47–63. DOI: 10.1016/0006-8993(85)91383-6.

6. Васина Л.В., Власов Т.Д., Петрищев Н.Н. Функциональная гетерогенность эндотелия (обзор). Артериальная гипертензия. 2017;23(2):88–102. DOI: 10.18705/1607-419Х-2017-23-2-88-102.

7. Бабиянц А.Я., Хананашвили Я.А. Мозговое кровообращение: физиологические аспекты и современные методы исследования. Журнал фундаментальной медицины и биологии. 2018;3:46–54.

8. Николенко В.Н., Оганесян М.В., Яхно Н.Н. и др. Глимфатическая система головного мозга: функциональная анатомия и клинические перспективы. Неврология, нейропсихиатрия, психосоматика. 2018;10(4):94–100. DOI: 10.14412/2074-2711-2018-4-94-100.

9. Jessen NA, Munk ASF, Lundgaard I, et al. The glymphatic system – a beginner’s guide. Neurochem Res. 2015;40(12):2583–2599. DOI: 10.1007/s11064-015-1581-6.

10. 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 β. Sci Transl Med. 2012;4(147):147ra111. DOI: 10.1126/scitranslmed.3003748.

11. Крысова А.В., Циркин В.И., Куншин А.А. Роль аквапоринов в транспорте воды через биологические мембраны. Вятский медицинский вестник. 2012;2:50–58.

12. Кондратьев А.Н., Ценципер Л.М. Глимфатическая система мозга: строение и практическая значимость. Анестезиология и реаниматология. 2019;6:72–80. DOI: 10.17116/anaesthesiology201906172.

13. Nagelhus EA, Ottersen OP. Physiological roles of aquaporin-4 in brain. Physiol Rev. 2013;93(4):1543–1562. DOI: 10.1152/physrev.00011.2013.

14. Wolburg H, Wolburg-Buchholz K, Fallier-Becker P, et al. Structure and functions of aquaporin-4-based orthogonal arrays of particles. Int Rev Cell Mol Biol. 2011;287:1–41. DOI: 10.1016/B978-0-12-386043-9.00001-3.

15. Li J, Zhou J, Shi Y. Scanning electron microscopy of human cerebral meningeal stomata. Ann Anat. 1996;178(3):259–261. DOI: 10.1016/S0940-9602(96)80059-8.

16. Aspelund A, Antila S, Proulx ST, et al. A dural lymphatic vascular system that drains brain interstitial fluid and macromolecules. J Exp Med. 2015; 212(7):991– 999. DOI: 10.1084/jem.20142290.

17. Louveau A, Smirnov I, Keyes TJ, et al. Structural and functional features of central nervous system lymphatic vessels. Nature. 2015;523(7560): 337–341. DOI: 10.1038/nature14432.

18. Antila S, Karaman S, Nurmi H, et al. Development and plasticity of meningeal lymphatic vessels. J Exp Med. 2017;214(12):3645–3667. DOI: 10.1084/jem.20170391.

19. Raper D, Louveau A, Kipnis J. How do meningeal lymphatic vessels drain the CNS? Trends Neurosci. 2016;39(9):581–586. DOI: 10.1016/j.tins.2016.07.001.

20. Kress BT, Iliff JJ, Xia M, et al. Impairment of paravascular clearance pathways in the aging brain. Ann Neurol. 2014;76(6):845–861. DOI: 10.1002/ana.24271.

21. Franceschi C, Bonafè M, Valensin S, et al. Inflammaging. An evolutionary perspective on immunosenescence. Ann N YAcad Sci. 2000;908:244–254. DOI: 10.1111/j.1749-6632.2000.tb06651.x.

22. Cornejo F, von Bernhardi R. Age-dependent changes in the activation and regulation of microglia. Adv Exp Med Biol. 2016;949:205–226. DOI: 10.1007/978-3-319-40764-7_10.

23. Simon MJ, Iliff JJ. Regulation of cerebrospinal fluid (CSF) flow in neurodegenerative, neurovascular and neuroinflammatory disease. Biochim Biophys Acta. 2016;1862(3):442–451. DOI: 10.1016/j.bbadis.2015.10.014.

24. Guzman-Martinez L, Maccioni RB, Andrade V, et al. Neuroinflammation as a common feature of neurodegenerative disorders. Front Pharmacol. 2019;10:1008. DOI: 10.3389/fphar.2019.01008.

25. Chen RL, Kassem NA, Redzic ZB, et al. Agerelated changes in choroid plexus and blood-cerebrospinal fluid barrier function in the sheep. Exp Gerontol. 2009;44(4):289–296. DOI: 10.1016/j.exger.2008.12.004.

26. Fleischman D, Berdahl JP, Zaydlarova J. Cerebrospinal fluid pressure decreases with older age. PLoS One. 2012;7(12):e52664. DOI: 10.1371/journal.pone.0052664

27. Iliff JJ, Wang M, Zeppenfeld DM, et al. Cerebral arterial pulsation drives paravascular CSF-interstitial fluid exchange in the murine brain. J Neurosci. 2013;33(46):18190– 18199. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.1592-13.2013.

28. Zeppenfeld DM, Simon M, Haswell JD, et al. Association of perivascular localization of aquaporin-4 with cognition and Alzheimer disease in aging brains. JAMA Neurol. 2017;74(1):91–99. DOI: 10.1001/jamaneurol.2016.4370.

29. Демина Т.Л., Бойко А.Н., Чехонин В.П. и др. Гематоэнцефалический барьер. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 1999;99(8):57–62.

30. Бредбери М. Концепция гемато-энцефалического барьера. М.: Медицина, 1983. 480 с.

31. Воробьев С.В., Савичева А.М., Шалепо К.В. и др. Методы лабораторной диагностики бактериальных менингитов (менинго-энцефалитов). СПб.: СПбГПМУ, 2020. 24 с.

32. Montagne A, Barnes SR, Sweeney MD, et al. Blood-brain barrier breakdown in the aging human hippocampus. Neuron. 2015;85(2):296–302. DOI: 10.1016/j.neuron.2014.12.032.

33. Bowman GL, Kaye JA, Quinn JF. Dyslipidemia and blood-brain barrier integrity in Alzheimer’s disease. Curr Gerontol Geriatr Res. 2012;2012:184042. DOI:10.1155/2012/184042.

34. Medina M, Avila J. The role of extracellular Tau in the spreading of neurofibrillary pathology. Front Cell Neurosci. 2014;8:113. DOI: 10.3389/fncel.2014.00113.

35. Lewis J, Dickson DW. Propagation of tau pathology: hypotheses, discoveries, and yet unresolved questions from experimental and human brain studies. Acta Neuropathol. 2016;131(1):27–48. DOI: 10.1007/s00401-015-1507-z.

36. Castillo-Carranza DL, Sengupta U, GuerreroMuñoz MJ, et al. Passive immunization with Tau oligomer monoclonal antibody reverses tauopathy phenotypes without affecting hyperphosphorylated neurofibrillary tangles.J Neurosci. 2014;34(12):4260–4272. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.3192-13.2014.

37. Harrison IF, Ismail O, Machhada A, et al. Impaired glymphatic function and clearance of tau in an Alzheimer’s disease model. Brain. 2020;143(8):2576–2593. DOI: 10.1093/brain/awaa179.

38. Saito S, Yamamoto Y, Ihara M. Development of a multicomponent intervention to prevent Alzheimer’s disease. Front Neurol. 2019;10:490. DOI: 10.3389/fneur.2019.00490.