«Новости анатомии» уже не оксюморон Недавно у человека обнаружили ранее неизвестную слюнную железу, а пару лет назад — лимфатическую систему в мозге

В журнале «Радиотерапия и онкология» недавно появилась необычная статья: исследователи обнаружили в носоглотке человека неизвестную ранее слюнную железу. Казалось бы, к XX веку строение человеческого тела было исследовано и описано вдоль и поперек, и обнаружить целый новый орган сейчас совершенно невозможно. Однако если посмотреть на анатомические работы последних 10-15 лет, то окажется, что даже за такое время «новые» слюнные железы вовсе не исключительный случай: можно вспомнить и о «случайно забытой» связке в коленном суставе, и даже о целой лимфатической системе, которую долгое время не замечали в мозге. Почти все это — результат прихода в медицину новых инструментальных методов исследования: МРТ, ПЭТ и так далее. «Медуза» вспоминает, что нового удалось обнаружить ученым в строении человеческого тела в последнее время, — причем речь пойдет только о теле взрослого, ведь в эмбриологии такие открытия происходят еще чаще.

Травмы при операциях на колене и история пропавшей связки

В интервью популярному журналу The Conversation профессор эволюционной биомеханики из Лондонского университета Джон Р. Хатчинсон рассказал, что, когда он только начинал учиться в докторантуре Калифорнийского университета в Беркли, было принято считать, что анатомия как наука умерла. Мол, строение человеческого тела давным-давно изучено, и новых открытий не предвидится. В 90-е годы XX века считалось, что биологи будущего будут только исследовать работу клеток, из которых мы состоим, и «копаться» в геноме, пытаясь разобраться, зачем нужен и как работает тот или иной ген.

Однако практика реальной науки показала, что исследователи конца XX века заметно переоценили свои знания и недооценили возможности «классического» вскрытия тела как основного метода анатомического исследования. Так, в 2013 году бельгийские анатомы именно этим способом «переоткрыли» переднебоковую коленную связку. Хотя еще в 1879 году эту связку обнаружил французский хирург Поль Сегон, по странному упущению она не попала ни в один анатомический атлас, так что о ней попросту забыли. 

И совершенно напрасно. Поскольку «пропавшую» связку не учитывали при операции на колене, иногда ее случайно повреждали. В результате некоторые пациенты, которые обращались к хирургам, чтобы «починить» совсем другую, давно известную крестообразную связку, жаловались на то, что колено, несмотря на операцию, все равно остается неустойчивым.

Бельгийские исследователи заинтересовались странным симптомом, проанализировали литературу и предположили, что проблема может быть в неучтенной коленной связке, подробно описанной только в старинной работе Поля Сегона. Но поскольку точное строение и предназначение этой анатомической структуры было неизвестно, бельгийцы решили действовать по-старинке: провели вскрытие колен 41 завещанного науке забальзамированного трупа, и в 40 случаях действительно обнаружили эту «забытую» связку. Исследователи тщательно описали «пропажу», и рекомендовали продолжать исследования, которые помогут прояснить функцию этой связки и роль в травмах колена.

Хиругия и анализ данных позволяет разрешить путаницу с брыжейкой

Тем не менее, XXI век все-таки вносит свои коррективы, поэтому большая часть современных анатомических открытий делается все-таки не на прозекторском столе — или, как минимум, не только на нем. 

Как правило, чтобы сделать открытие, требуется применить сразу несколько современных исследовательских методов. Благодаря такому подходу в 2016 году ирландские исследователи уточнили строение брыжейки. Так называется структура из соединительной ткани, которая прикрепляет кишечник к брюшной стенке и не дает ему перекручиваться. В брыжейке проходят нервы и кровеносные сосуды, снабжающие кишечник кровью, и порой она может воспаляться — так что точные сведения о ее строении очень нужны хирургам.

Несмотря на это, на протяжении всего XX века ошибочно считалось, что восходящая и нисходящая кишка обходятся вовсе без брыжейки. Ошибку удалось исправить только после того, как ирландские ученые объединили данные, полученные в результате вскрытия трупов, с наблюдениями за пациентами, которым полностью удалили брыжейку. Выяснилось, что на самом деле эта структура поддерживает кишечник по всей длине. 

Открытие подтвердил детальный анализ набора анатомических 2D и 3D фотографий, которые с 1993 года собирает Visible Human Project. Фотографии из этого набора данных представляют собой отснятые с высоким разрешением анатомические срезы, полученные путем рассечения замороженных тел, завещанных науке добровольцами. 

В 2004 году на основе фотографий Visible Human Project американские исследователи из Колумбийского университета создали уточненную 3D-модель мужского таза, которая помогла обнаружить несколько неточностей в стандартных атласах и учебниках анатомии.

Кроме того, на помощь современным анатомам приходят методики, позволяющие проводить «цифровые вскрытия» — то есть исследовать строение органов и тканей, не разрезая их. Это магнитно-резонансная томография (МРТ), компьютерная томография в сочетании с позитронно-эмиссионной (ПЭТ-КТ), и конфокальная лазерная эндомикроскопия. Это главное преимущество анатомов XXI века: в отличие от предшественников, у них есть возможность изучать не только трупы, но и живых людей. 

МРТ находит лимфатические сосуды в мозге

Ученых долгие годы занимал вопрос, как именно мозг избавляется от продуктов жизнедеятельности. Все остальные органы «пользуются» лимфатической системой — сетью сосудов, похожих на кровеносные. Лимфатическая система «обнимает» органы, забирает из них лишнюю жидкость с растворенными в ней отходами и переносит ее в кровеносные сосуды. Кровеносные сосуды доставляют кровь в почки, которые отфильтровывают все ненужное и удаляют из организма вместе с мочой.

На протяжении XIX-XX веков считалось, что в мозге лимфатических сосудов нет. Считалось, что мозг избавляется от отходов, «сбрасывая» их непосредственно в спинномозговую жидкость, которая его омывает, а уже оттуда отходы как-то попадают в кровеносные сосуды. И, хотя у многих исследователей подобная схема вызывала сомнение, обнаружить лимфатические сосуды в мозге долгое время никому не удавалось. В основном потому, что отличить лимфатические сосуды от кровеносных на анатомическом препарате мозга довольно сложно.

Разобраться с лимфатической системой мозга помогла МРТ высокого разрешения, причем случилось это совсем недавно — в 2017 году. Именно благодаря МРТ американские исследователи из Национального института неврологических расстройств и инсульта доказали, что у людей в мозге есть лимфатические сосуды.

Аппараты магнитно-резонансной томографии сегодня хорошо знакомы не только медикам и широко используют во многих клиниках. Работают они следующим образом: электрический магнит формирует вокруг тела пациента мощное магнитное поле, и это поле заставляет колебаться протоны водорода, которые входят в состав воды, и испускать характерные радиоимпульсы. А поскольку разные человеческие ткани содержат разное количество воды, то и сигнал от разных тканей будет отличаться. За счет этих различий на основе преобразованных сигналов создается черно-белое анатомическое изображение.

Для того, чтобы четко увидеть лимфатическую систему мозга, ученым понадобился специальный контраст: исследователи ввели в вену добровольцам контрастное вещество с гадолинием, и поскольку под действием внешнего магнитного поля этот металл меняет свои магнитные свойства, на МРТ-изображении места, где он накапливается, начинали светиться. Вместе с током крови гадолиний достиг мозга и попал в лимфатические сосуды, так что они отчетливо проявились на МРТ-изображении.

Несмотря на то, что точку в споре о существовании лимфатической системы в мозге человека удалось поставить только в 2017 году с помощью МРТ, это произошло не на пустом месте — работе предшествовала череда похожих открытий, забвений и переоткрытий. Так, за два года до описываемой работы подобную систему, — но не у человека, а у мышей, — описала другая группа исследователей, опубликовав об этом статью в Nature. В ней использовалась не прижизненная томография с гадолинием, а инъекция флюоресцентных красителей. Но интересно, что уже после публикации выяснилось, что в общем та же система была обнаружена и по какой-то причине забыта большинством анатомов еще в 1987 году у крыс, а в 1966 году связь между лимфатической системой и мозгом обсуждалась и для человека (хотя доказательства в тот раз были не столь убедительными, как «картинка», полученная в ходе томографии).

ПЭТ-КТ находит слюнные железы в носоглотке

ПЭТ-КТ включает два метода обследования: компьютерную томографию (КТ) и позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ). 

Аппараты для компьютерной томографии сегодня известны всем, потому что именно КТ-изображения легких используют для диагностики тяжести коронавирусной болезни. Рентгеновская трубка испускает рентгеновские лучи, которые проходят сквозь тело. При этом кости поглощают лучи сильно, а мягкие ткани — слабее. Детекторы улавливают разницу и позволяют построить цифровое изображение, на котором кости кажутся более темными, чем мышцы и внутренние органы. 

Позитронно-эмиссионная томография позволяет выделить на КТ-изображении конкретные органы, ткани или даже отдельные клетки. Чтобы получить ПЭТ-изображение, человеку делают инъекцию небольшого количества радиоактивного вещества, которое способно связываться с конкретными клетками — например, с раковыми. Клетки накапливают радиоактивное вещество и на КТ-изображении «светятся» ярче соседних клеток с такой же плотностью, но другими функциями. 

Именно так недавно и были открыты неизвестные науке слюнные железы — совершенно случайно, у пациентов, которым ПЭТ-КТ назначили для контроля лечения лечения рака головы и шеи. Радиоактивное вещество, которое использовали для поиска раковых клеток, имело сродство еще и к тканям слюнных желез — поэтому «подсветило» не только уже известные слюнные железы, но и слюнные железы в задней части носоглотки, о которых ученые и врачи до сих пор ничего не знали. Исследователи назвали новооткрытые структуры «тубариальными слюнными железами».

Тубарные слюнные железы не были случайной находкой — их удалось обнаружить у 100 пациентов с онкологическими заболеваниями. Позже их удалось найти в том числе и во время вскрытия человеческих трупов. Теперь при лучевой терапии эти железы нужно будет защищать от воздействия радиации. Если железы останутся неповрежденными, у онкологических пациентов будет вырабатываться больше слюны, и им станет проще глотать — а, значит, их качество жизни тоже улучшится. Это наглядный пример того, как неожиданное анатомического открытие имеет немедленное практическое применение.

Конфокальная лазерная эндомикроскопия находит полости в соединительной ткани

Конфокальная лазерная сканирующая эндомикроскопия (CLSM) — это методика, объединившая эндоскоп (гибкую трубку, которая позволяет заглянуть в живой организм), мощный микроскоп, который позволяет исследовать ткани человека в реальном времени, и лазерную «указку», которая освещает определенный участок интересующего объекта на нужной исследователю глубине. Чтобы снимок был четче, в вену пациенту иногда вводят флуоресцентное (то есть способное светиться под действием другого излучения) вещество.

В медицине метод применяют в основном для поиска и удаления раковых опухолей. Как и в случае ПЭТ-КТ, CLSM, которую назначили, чтобы удалить опухоль поджелудочной железы, позволила сделать необычное открытие. 

За несколько минут до перевязки сосудов и удаления опухоли пациентам вводили способный светиться зеленым флуоресцентный краситель. Он распространился в соединительной ткани, соединяющей слизистую и мышечную оболочку поджелудочной железы, и «высветил» в ней систему ранее неизвестных науке полостей. 

Такие же структуры ученые обнаружили и в других тканях, которые подвергаются периодическому или регулярному сжатию — то есть в подслизистых слоях желудочно-кишечного тракта, мочевого пузыря и в мягких тканях, окружающих бронхи и артерии. Скорее всего, полости нужны для нормальной работы этих органов, а заодно участвуют в формировании отеков и помогают распространяться метастазам раковых опухолей. Если бы не метод CLSM, полости, скорее всего, так никогда бы и не обнаружили — они видны только в живых тканях, а при исследовании окрашенного образца ткани эти каналы разрушаются.

Что в итоге

Современные анатомы больше не ограничиваются только препаровальным ножом и световым микроскопом. Анатомия изменилась, потому что теперь анатомы могут заглядывать внутрь организмов с беспрецедентной детальностью, делиться и сохранять результаты в цифровых форматах с высоким разрешением. Поэтому вполне возможно, что нас в ближайшее время ждут новые анатомические открытия — не всегда революционные, но почти всегда прямо связанные со здоровьем живых людей.

Обновление: после публикации статьи в нее была внесена дополнительная информация об обстоятельствах открытия лимфатической системы мозга и предшествующих этому открытию работах. Редакция благодарит своих внимательных читателей.