Kā jūsu smadzenes izved atkritumus?

Šajā uzmanības centrā mēs iepazīstinām ar glimfātisko sistēmu: smadzenēm paredzēto atkritumu attīrīšanas sistēmu. Tagad ir iesaistīts dažādos apstākļos, ir pēdējais laiks iepazīties.

Astroglijai (ilustrēta iepriekš) ir galvenā loma smadzeņu atkritumu savākšanas pakalpojumā.

Daudzi no mums ir salīdzinoši pazīstami ar limfātisko sistēmu; tas veic vairākas lomas, no kurām viena ir vielmaiņas atkritumu attīrīšana no spraugām starp šūnām, saukta par intersticiālu telpu.

Tomēr centrālajā nervu sistēmā (CNS), kas sastāv no smadzenēm un muguras smadzenēm, nav īstu limfātisko asinsvadu.

Tā kā CNS ir ļoti aktīva, vielmaiņas atkritumi var ātri uzkrāties.

CNS ir arī ļoti jutīgs pret svārstībām savā vidē, tāpēc ķermenim kaut kā jānoņem šūnu atkritumi, un tur nonāk glimfātiskā sistēma.

Pirms šīs uz smadzenēm balstītās atkritumu iznīcināšanas sistēmas atklāšanas zinātnieki uzskatīja, ka katra atsevišķā šūna apstrādā savu vielmaiņas detrītu.

Ja šūnu sistēma būtu pārslogota vai palēnināta, mums novecojot, starp šūnām veidotos vielmaiņas atkritumi. Šis atkritums ietver tādus produktus kā beta-amiloidīds - olbaltumviela, kas saistīta ar Alcheimera slimību.

Astroglija

Terminu “glymphatic” izdomāja Maikens Nedergaards, dāņu neirozinātnieks, kurš atklāja sistēmu. Nosaukums ir atsauce uz glijas šūnām, kas ir vitāli nepieciešamas šai atkritumu attīrīšanas sistēmai.

Glijas šūnas salīdzinoši maz aptver, salīdzinot ar neironiem, neskatoties uz to, ka smadzenēs to ir tikpat daudz. Tās jau sen tika uzskatītas par nedaudz vairāk nekā zemu atbalsta šūnām, taču tagad tās tiek cienītas.

Glia aizsargā, baro un izolē neironus. Viņiem ir arī loma imūnsistēmā un, kā mēs tagad zinām, glimfātiskajā sistēmā.

Īpaši svarīgi ir glijas šūnu veids, kas pazīstams kā astroglija. Šajās šūnās esošie receptori, ko sauc par akvaporin-4 kanāliem, ļauj cerebrospinālajam šķidrumam (CSF) pārvietoties CNS, izveidojot strāvu, kas šķidrumu izlaiž caur sistēmu.

CSF ir dzidrs šķidrums, kas ieskauj CNS, cita starpā nodrošinot to ar mehānisku un imunoloģisku aizsardzību.

Glimfātiskā sistēma, kas iet paralēli artērijām, arī izmanto asinsrites pulsāciju, lai palīdzētu lietām kustēties.

Asinsvadi ritmiski paplašinoties, tie veicina savienojumu apmaiņu starp intersticiālo telpu un CSF.

Glimfātiskā sistēma savienojas ar pārējā ķermeņa limfātisko sistēmu pie duras - biezas saistaudu membrānas, kas aptver CNS.

Miega nozīme

Pēc Nedergaarda atklājuma viņa veica virkni eksperimentu ar pelēm, lai labāk izprastu, kā šī sistēma darbojās un kad tā bija visaktīvākā. Jo īpaši komanda koncentrējās uz miegu un Alcheimera slimību.

Nedergaard un viņas komanda atklāja, ka glifātiskā sistēma bija visvairāk aizņemta, kad dzīvnieki gulēja. Viņi parādīja, ka starpposma vietas apjoms palielinājās par 60%, kamēr peles gulēja.

Šis tilpuma palielinājums arī veicināja CSF un intersticiālā šķidruma apmaiņu, paātrinot amiloidīda noņemšanu. Viņi secināja, ka:

"Miega atjaunojošā funkcija var būt nomodā uzkrāto potenciāli neirotoksisko atkritumu pastiprinātas noņemšanas sekas [CNS]."

Šis agrīnais darbs iedvesmoja jaunu pētījumu vilni, no kuriem pēdējais tika publicēts šajā mēnesī. Pētnieki pētīja augsta asinsspiediena ietekmi uz glimfātiskās sistēmas darbību.

Laika gaitā paaugstināta asinsspiediena dēļ asinsvadi zaudē elastību, kļūst arvien stīvāki. Tā kā regulāra artēriju sienu pulsācija virza glimfātisko sistēmu, šī stīvēšanās kavē tās darbību.

Izmantojot peles hipertensijas modeli, zinātnieki parādīja, ka paaugstināta asinsspiediena izraisīta artērijas stīvēšanās traucēja atkritumu iznīcināšanas sistēmas darbībai; tas neļāva tam efektīvi atbrīvoties no lielām smadzeņu molekulām, piemēram, beta-amiloidāta.

Šis atklājums varētu palīdzēt izskaidrot, kāpēc zinātnieki ir atraduši saikni starp paaugstinātu asinsspiedienu un kognitīvo pasliktināšanos un demenci.

Parkinsona slimība

Parkinsona slimība ir vēl viens stāvoklis, ko raksturo olbaltumvielu uzkrāšanās smadzenēs. Šajā gadījumā olbaltumviela ir alfa-sinukleīns.

Tas dažiem pētniekiem ir licis domāt, vai arī šeit varētu būt saistīta glimfātiskā sistēma.

Parkinsona slimības gadījumā smadzeņu dopamīna ceļos ir traucējumi. Šiem ceļiem ir svarīga loma miega un pamošanās ciklos un diennakts ritmos; tāpēc cilvēkiem ar Parkinsona slimību bieži rodas miega traucējumi.

Pārskats, kas publicēts Neirozinātnes un bioloģiskās izturēšanās atsauksmes ierosina, ka traucētie miega modeļi varētu kavēt gružu, tostarp alfa-sinukleīna, glimfātisko noņemšanu, palīdzot tam uzkrāties smadzenēs.

Smadzeņu trauma

Hroniska traumatiska encefalopātija rodas atkārtotu sitienu ar galvu rezultātā; agrāk to sauca par “punča piedzēries” sindromu, jo tas notiek bokseros.

Smadzeņu traumas var traucēt glimfātisko drenāžu.

Simptomi var būt atmiņas zudums, garastāvokļa izmaiņas, apjukums un kognitīvā pasliktināšanās.

Daži pētnieki uzskata, ka smadzeņu traumas izraisītie glimfātiskās sistēmas traucējumi var palielināt hroniskas traumatiskas encefalopātijas attīstības risku.

Pārskata autori raksta, ka pēc traumatiskas smadzeņu traumas "Miega iestāšanās un uzturēšanas grūtības ir vieni no visbiežāk ziņotajiem simptomiem".

Kā mēs redzējām, tas miega laikā traucē olbaltumvielu glifātisko attīrīšanos no intersticiālās telpas.

Tajā pašā laikā šāda veida traumas var izraisīt akvaporin-4 kanālu - to svarīgo astrogliju receptoru, kas ir vitāli nepieciešami glimfātiskajai attīrīšanai, pārvietošanu tādā stāvoklī, kas kavē nevēlamo olbaltumvielu noņemšanu no intersticiālās telpas.

Autori uzskata, ka šīs sistēmas traucējumi varētu “nodrošināt vienu saikni paskaidrojošajā ķēdē, kas savieno atkārtotu [traumatisku smadzeņu traumu] ar vēlāku neirodeģenerāciju”.

Diabēts

Papildus iespējamai lomai neiroloģiskos apstākļos daži pētnieki ir izpētījuši, kā glimfātiskās sistēmas traucējumi var būt saistīti ar diabēta kognitīvajiem simptomiem.

Zinātnieki ir pierādījuši, ka diabēts var ietekmēt virkni kognitīvo funkciju gan slimības progresēšanas sākumā, gan tālāk.

Daži pētnieki jautā, vai arī šeit varētu būt iesaistīta glimfātiskā sistēma. Pētījumā, kas tika veikts ar pelēm, tika izmantoti MRI skenējumi, lai citu uzdevumu starpā vizualizētu CSF kustību hipokampā, kas ir smadzeņu daļa, kas iesaistīta jaunu atmiņu veidošanā.

Zinātnieki atklāja, ka pelēm ar 2. tipa cukura diabētu CSF klīrenss "palēninājās ar koeficientu trīs". Viņi arī atrada korelāciju starp kognitīvo deficītu un glimfātiskās sistēmas traucējumiem - ja atkritumi netika iztīrīti, domāšanas prasmes tika traucētas.

Novecošanās

Kad mēs novecojam, zināms kognitīvās pasliktināšanās līmenis ir gandrīz neizbēgams. Ir iesaistīts plašs faktoru klāsts, un daži zinātnieki uzskata, ka glimfātiskajai sistēmai varētu būt nozīme.

2014. gadā publicētajā pētījumā tika pētīta peļu glimfātisko sistēmu efektivitāte, kad tās vecākas; autori atklāja “dramatisku efektivitātes kritumu”.

Pārskatot glimfātisko sistēmu un tās nozīmi slimībās un novecošanā, autori raksta, ka samazināta aktivitāte sistēmā, kad mēs novecojam, varētu "veicināt nepareizi salocītu un hiperfosforilētu olbaltumvielu uzkrāšanos", palielinot neirodeģeneratīvo slimību risku un, iespējams, saasinot kognitīvo disfunkciju.

Mēs joprojām salīdzinoši maz zinām par glimfātisko sistēmu. Tomēr, tā kā tas attīra mūsu jutīgāko un sarežģītāko orgānu, tas zināmā mērā var ietekmēt mūsu vispārējo veselību.

Glimfātiskā sistēma, iespējams, nesatur atbildes uz visiem mūsu jautājumiem par neirodeģeneratīvām slimībām un ne tikai, bet tā varētu būt atslēga dažām interesantām perspektīvām.

none:  fibromialģija ārkārtas medicīna aborts