Как мозъкът ти изнася боклука?

В този прожектор представяме глимфатичната система: специалната система за почистване на отпадъците в мозъка. Сега замесен в различни условия, крайно време е да се запознаем.

Астроглията (илюстрирана по-горе) играе ключова роля в услугата за събиране на боклук в мозъка.

Много от нас са сравнително запознати с лимфната система; той изпълнява редица роли, една от които е изчистване на метаболитните отпадъци от пролуките между клетките, наричани интерстициалното пространство.

Централната нервна система (ЦНС), която включва мозъка и гръбначния мозък, обаче няма истински лимфни съдове.

Тъй като ЦНС е силно активна, метаболитните отпадъци могат да се натрупват бързо.

ЦНС също е много чувствителна към колебанията в заобикалящата я среда, така че тялото трябва по някакъв начин да премахне клетъчния боклук и там идва глимфатичната система.

Преди откриването на тази базирана на мозъка система за изхвърляне на боклука, учените вярваха, че всяка отделна клетка се справя със собствен метаболитен детрит.

Ако клетъчната система се претовари или забави с напредването на възрастта, метаболитният боклук ще се натрупа между клетките. Този боклук включва продукти като бета-амилоид - протеинът, свързан с болестта на Алцхаймер.

Астролия

Терминът „глимфатичен“ е измислен от Maiken Nedergaard, датски невролог, който е открил системата. Името е препратка към глиалните клетки, които са жизненоважни за тази система за обезвреждане на отпадъците.

Глиалните клетки получават сравнително малко покритие в сравнение с невроните, въпреки че са също толкова многобройни в мозъка. Дълго време те се смятаха за малко повече от слабо поддържащи клетки, но сега се считат за по-високи.

Глията защитава, подхранва и изолира невроните. Те също играят роля в имунната система и, както вече знаем, в глимфната система.

По-специално, вид глиални клетки, известни като астроглия, са важни. Рецепторите, наречени канари на аквапорин-4, на тези клетки позволяват на цереброспиналната течност (CSF) да се премести в ЦНС, създавайки ток, който прекарва течността през системата.

CSF е бистра течност, която обгражда ЦНС, осигурявайки й, наред с други неща, механична и имунологична защита.

Глимфатичната система, която върви успоредно на артериите, също така използва пулсирането на кръвта в циркулация, за да поддържа нещата в движение.

Тъй като кръвоносните съдове се разширяват ритмично, те задвижват обмена на съединения между интерстициалното пространство и ликвора.

Глимфната система се свързва с лимфната система на останалата част от тялото при твърдата мозъчна обвивка, дебела мембрана от съединителна тъкан, която покрива ЦНС.

Значението на съня

След откритието на Nedergaard тя провежда поредица от експерименти върху мишки, за да развие по-добро разбиране за това как работи тази система и кога е най-активна. По-специално, екипът се фокусира върху съня и болестта на Алцхаймер.

Недергаард и нейният екип установиха, че глимфатичната система е най-натоварена, докато животните спят. Те показаха, че обемът на интерстициалното пространство се увеличава с 60%, докато мишките спят.

Това увеличение на обема също засили обмена на CSF и интерстициалната течност, ускорявайки отстраняването на амилоида. Те стигнаха до заключението, че:

„Възстановяващата функция на съня може да е следствие от засиленото отстраняване на потенциално невротоксични отпадъчни продукти, които се натрупват в будно състояние [ЦНС].“

Тази ранна работа вдъхнови вълна от нови изследвания, най-новата от които беше публикувана този месец. Изследователите разгледаха въздействието на високото кръвно налягане върху функцията на глимфатичната система.

С течение на времето високото кръвно налягане кара кръвоносните съдове да губят своята еластичност, ставайки все по-твърди. Тъй като редовното пулсиране на артериалните стени задвижва глимфатичната система, това втвърдяване затруднява нейната функция.

Използвайки миши модел на хипертония, учените демонстрираха, че индуцираното от високо артериално налягане артериално втвърдяване пречи на начина, по който системата за изхвърляне на боклука работи; предотврати го ефективно да се отърве от големи молекули в мозъка, като бета-амилоид.

Това откритие може да помогне да се обясни защо учените са открили връзки между повишеното кръвно налягане и когнитивния спад и деменцията.

Болестта на Паркинсон

Болестта на Паркинсон е друго състояние, характеризиращо се с натрупване на протеин в мозъка. В този случай протеинът е алфа-синуклеин.

Това накара някои изследователи да се замислят дали глимфатичната система може да е замесена и тук.

При болестта на Паркинсон има смущения в допаминовите пътища на мозъка. Тези пътища играят важна роля в циклите сън-събуждане и циркадните ритми; следователно хората с Паркинсон често изпитват нарушения на съня.

Преглед, публикуван през Невронауки и биоповеденчески прегледи предполага, че нарушените модели на сън могат да попречат на глимфатичното отстраняване на отломки, включително алфа-синуклеин, като му помогне да се натрупа в мозъка.

Мозъчна травма

Хроничната травматична енцефалопатия е резултат от многократни удари в главата; навремето се наричаше синдром на „пиян-пиян“, защото се среща при боксьорите.

Мозъчните наранявания могат да попречат на глимфатичния дренаж.

Симптомите могат да включват загуба на памет, промени в настроението, объркване и когнитивен спад.

Някои изследователи смятат, че нарушенията в глимфатичната система, причинени от мозъчна травма, могат да увеличат риска от развитие на хронична травматична енцефалопатия.

Авторите на рецензията пишат, че след черепно-мозъчна травма „Трудностите с настъпването на съня и поддържането са сред най-често съобщаваните симптоми“.

Както видяхме, това пречи на глимфатичния клирънс на протеините от интерстициалното пространство по време на сън.

В същото време тези видове наранявания могат да доведат до преместване на каналите аквапорин-4 - онези важни рецептори на астроглията, които са жизненоважни за глимфатичния клирънс - в положение, което пречи на отстраняването на боклуците от интерстициалното пространство.

Авторите смятат, че нарушаването на тази система може да „осигури едно звено в обяснителната верига, свързващо повтарящи се [травматични мозъчни наранявания] с по-късна невродегенерация.

Диабет

Освен възможната роля в неврологичните състояния, някои изследователи са изследвали как нарушенията в глимфната система могат да бъдат включени в когнитивните симптоми на диабета.

Учените са показали, че диабетът може да повлияе на редица когнитивни функции, както в началото на прогресията на заболяването, така и по-надолу.

Някои изследователи се питат дали глимфатичната система може да е включена и тук. Изследване, проведено върху мишки, използва MRI сканиране, за да визуализира движението на CSF в хипокампуса, част от мозъка, участваща в формирането на нови спомени, наред с други задачи.

Учените установиха, че при мишките с диабет тип 2, изчистването на CSF „се забавя с фактор три“. Те също така откриха корелация между когнитивните дефицити и увреждането на глимфатичната система - ако боклукът не се изчистваше, уменията за мислене бяха затруднени.

Стареене

С напредването на възрастта определено ниво на когнитивен спад е почти неизбежно. Включени са широк спектър от фактори и някои учени смятат, че глимфатичната система може да играе роля.

Изследване, публикувано през 2014 г., изследва ефективността на глимфатните системи на мишките при тяхното стареене; авторите установяват „драматичен спад в ефективността“.

В преглед на глимфатичната система и нейната роля за болестите и стареенето авторите пишат, че намалената активност в системата с напредване на възрастта може да „допринесе за натрупването на неправилно сгънати и хиперфосфорилирани протеини“, увеличавайки риска от невродегенеративни заболявания и, може би, обостряне на когнитивната дисфункция.

Все още знаем сравнително малко за глимфната система. Тъй като обаче прочиства най-чувствителния и сложен орган, вероятно ще повлияе до известна степен на цялостното ни здраве.

Глимфатичната система може да не съдържа отговорите на всички наши въпроси относно невродегенеративните заболявания и не само, но може да съдържа ключа към някои интересни нови перспективи.

none:  общественото здраве меланом - рак на кожата цепнато небце