Ako váš mozog vynáša smeti?
V tomto Spotlight predstavujeme glymfatický systém: špecializovaný systém na odstraňovanie odpadu z mozgu. Teraz, keď sme zapojení do rôznych podmienok, je najvyšší čas, aby sme sa zoznámili.
Mnoho z nás pomerne dobre pozná lymfatický systém; plní množstvo rolí, z ktorých jedna odstraňuje metabolický odpad z medzier medzi bunkami, čo sa označuje ako intersticiálny priestor.
Centrálny nervový systém (CNS), ktorý zahrnuje mozog a miechu, však nemá skutočné lymfatické cievy.
Pretože CNS je vysoko aktívny, môže sa rýchlo hromadiť metabolický odpad.
CNS je tiež veľmi citlivý na výkyvy svojho prostredia, takže telo musí nejako odstraňovať bunkové odpadky, a práve tam prichádza na rad glyfatický systém.
Pred objavením tohto systému na likvidáciu odpadu založeného na mozgu sa vedci domnievali, že každá jednotlivá bunka zvláda svoj vlastný metabolický odpad.
Ak by sa bunkový systém v priebehu starnutia preťažil alebo spomalil, hromadil by sa medzi bunkami metabolický odpad. Medzi tieto odpadky patria produkty ako beta-amyloid - bielkovina spojená s Alzheimerovou chorobou.
Astroglia
Pojem „glymfatický“ vytvoril Maiken Nedergaard, dánsky neurológ, ktorý objavil systém. Názov je odkazom na gliové bunky, ktoré sú životne dôležité pre tento systém odstraňovania odpadu.
Gliálne bunky majú relatívne malé pokrytie v porovnaní s neurónmi, napriek tomu, že sú rovnako početné v mozgu. Dlho sa považovali za bunky málo podporujúce bunky, ale teraz sa im venuje väčšia pozornosť.
Glia chráni, vyživuje a izoluje neuróny. Zohrávajú tiež úlohu v imunitnom systéme a, ako už vieme, v glymfatickom systéme.
Dôležitý je najmä typ gliových buniek známy ako astroglia. Receptory, nazývané kanály aquaporín-4, na týchto bunkách umožňujú, aby sa cerebrospinálna tekutina (CSF) presunula do CNS a nastavila prúd, ktorý odvádza tekutinu cez systém.
CSF je číra tekutina, ktorá obklopuje CNS a poskytuje jej okrem iného mechanickú a imunologickú ochranu.
Glymfatický systém, ktorý beží paralelne s tepnami, tiež využíva pulzovanie krvi v obehu, aby pomohol udržať veci v pohybe.
Keď sa krvné cievy rytmicky rozširujú, riadia výmenu zlúčenín medzi intersticiálnym priestorom a mozgovomiechovým moku.
Glymfatický systém sa spája s lymfatickým systémom zvyšku tela v tvrdej časti tela, hrubou membránou spojivového tkaniva, ktorá pokrýva CNS.
Dôležitosť spánku
Po Nedergaardovom objave uskutočnila sériu experimentov na myšiach, aby získala lepšie pochopenie toho, ako tento systém fungoval a kedy bol najaktívnejší. Tím sa zameral najmä na spánok a Alzheimerovu chorobu.
Nedergaard a jej tím zistili, že glyfatický systém bol najviac zaneprázdnený, keď zvieratá spali. Ukázali, že objem intersticiálneho priestoru sa zvýšil o 60%, kým myši spali.
Toto zvýšenie objemu tiež podporilo výmenu CSF a intersticiálnej tekutiny, čo urýchlilo odstránenie amyloidu. Dospeli k záveru, že:
"Obnovovacia funkcia spánku môže byť dôsledkom zvýšeného odstraňovania potenciálne neurotoxických odpadových látok, ktoré sa hromadia v bdelom stave [CNS]."
Táto prvotná práca inšpirovala vlnu nových štúdií, z ktorých posledné boli zverejnené tento mesiac. Vedci skúmali vplyv vysokého krvného tlaku na funkciu glymfatického systému.
Vysoký krvný tlak v priebehu času spôsobuje, že cievy strácajú svoju pružnosť a sú stále tuhšie. Pretože pravidelné pulzovanie arteriálnych stien poháňa glyfatický systém, toto vystuženie bráni jeho funkcii.
Pomocou myšacieho modelu hypertenzie vedci preukázali, že stuhnutie tepny vyvolané vysokým krvným tlakom interferovalo so spôsobom, akým fungoval systém likvidácie odpadu; bránil mu v účinnom zbavovaní sa veľkých molekúl v mozgu, ako je beta-amyloid.
Toto zistenie by mohlo pomôcť vysvetliť, prečo vedci našli súvislosti medzi zvýšeným krvným tlakom a kognitívnym poklesom a demenciou.
Parkinsonova choroba
Parkinsonova choroba je ďalší stav charakterizovaný hromadením bielkovín v mozgu. V tomto prípade je proteínom alfa-synukleín.
To viedlo niektorých vedcov k zamysleniu sa, či aj tu môže byť zahrnutý glymfatický systém.
Pri Parkinsonovej chorobe dochádza k narušeniu dopamínových dráh v mozgu. Tieto dráhy hrajú dôležitú úlohu v cykloch spánku a bdenia a denných rytmoch; preto majú ľudia s Parkinsonovou chorobou často poruchy spánku.
Recenzia uverejnená v Neurovedy a biobehaviorálne recenzie navrhuje, aby narušené spánkové vzorce mohli brániť glymfatickému odstraňovaniu trosiek vrátane alfa-synukleínu, čo by im pomohlo hromadiť sa v mozgu.
Trauma mozgu
Chronická traumatická encefalopatia je výsledkom opakovaných úderov do hlavy; zvykol sa mu hovoriť syndróm „opitý“, pretože sa vyskytuje u boxerov.
Medzi príznaky patrí strata pamäti, zmeny nálady, zmätenosť a pokles kognitívnych schopností.
Niektorí vedci sa domnievajú, že narušenie glymfatického systému spôsobené traumou mozgu môže zvýšiť riziko vzniku chronickej traumatickej encefalopatie.
Autori recenzie píšu, že po traumatickom poranení mozgu „Medzi najčastejšie hlásené príznaky patria„ ťažkosti so spánkom a údržbou. “
Ako sme videli, interferuje to s glymfatickým klírensom proteínov z intersticiálneho priestoru počas spánku.
Zároveň tieto typy poranenia môžu spôsobiť premiestnenie kanálov aquaporínu-4 - dôležitých receptorov pre astrogliu, ktoré sú životne dôležité pre glyfatický klírens - do polohy, ktorá bráni odstráneniu nepotrebných proteínov z intersticiálneho priestoru.
Autori sa domnievajú, že narušenie tohto systému by mohlo „poskytnúť jeden článok vo vysvetľujúcom reťazci spájajúci opakujúce sa [traumatické poranenie mozgu] s neskoršou neurodegeneráciou“.
Cukrovka
Okrem možnej úlohy v neurologických podmienkach niektorí vedci skúmali, ako môžu byť poruchy kognitívneho systému zapojené do kognitívnych symptómov cukrovky.
Vedci preukázali, že cukrovka môže mať vplyv na celý rad kognitívnych funkcií, a to ako na začiatku progresie ochorenia, tak aj ďalej.
Niektorí vedci sa pýtajú, či by tu mohol byť zapojený aj glyfatický systém. Štúdia uskutočnená na myšiach pomocou MRI snímok okrem iných úloh vizualizovala pohyb mozgovomiechového moku v hipokampe, časti mozgu, ktorá sa podieľa na vytváraní nových spomienok.
Vedci zistili, že u myší s diabetom 2. typu bolo klírens CSF „spomalené trikrát.“ Našli tiež koreláciu medzi kognitívnymi deficitmi a poškodením glyfatického systému - ak sa kôš neodpratával, brzdili sa myslenie.
Starnutie
S pribúdajúcim vekom je určitá úroveň kognitívneho poklesu takmer nevyhnutná. Zahŕňa to celý rad faktorov a niektorí vedci sa domnievajú, že by mohol hrať úlohu glyfatický systém.
Štúdia zverejnená v roku 2014 skúmala účinnosť glyfatických systémov myší v čase ich starnutia; autori zistili „dramatický pokles efektívnosti“.
V prehľade glymfatického systému a jeho úlohy pri chorobe a starnutí autori píšu, že znížená aktivita v systéme v priebehu starnutia môže „prispieť k akumulácii nesprávne poskladaných a hyperfosforylovaných proteínov“, čo zvyšuje riziko neurodegeneratívnych chorôb a možno zhoršujúca kognitívna dysfunkcia.
O glymfatickom systéme toho vieme stále pomerne málo. Pretože však čistí náš najcitlivejší a najkomplexnejší orgán, je pravdepodobné, že do istej miery ovplyvní naše celkové zdravie.
Glymfatický systém nemusí obsahovať odpovede na všetky naše otázky týkajúce sa neurodegeneratívnych chorôb a ešte ďalej, ale mohol by obsahovať kľúč k niektorým zaujímavým novým perspektívam.
