Kako možgani odnesejo smeti?
V tem središču pozornosti predstavljamo glimfatični sistem: namenski sistem za odstranjevanje odpadkov v možganih. Zdaj vpleten v različne pogoje je skrajni čas, da se seznanimo.
Mnogi od nas so sorazmerno dobro seznanjeni z limfnim sistemom; opravlja številne vloge, od katerih ena odstranjuje presnovne odpadke iz vrzeli med celicami, ki se imenuje intersticijski prostor.
Vendar centralni živčni sistem (CNS), ki zajema možgane in hrbtenjačo, nima prave limfne žile.
Ker je CNS zelo aktiven, se lahko presnovni odpadki hitro kopičijo.
Tudi CNS je zelo občutljiv na nihanja v svojem okolju, zato mora telo nekako odstraniti celične smeti in tu pride do glimfatičnega sistema.
Pred odkritjem tega sistema za odstranjevanje smeti, ki temelji na možganih, so znanstveniki verjeli, da ima vsaka posamezna celica svoj presnovni detritus.
Če bi se celični sistem s staranjem preobremenil ali upočasnil, bi se med celicami kopičile presnovne smeti. Te smeti vključujejo izdelke, kot je beta-amiloid - beljakovina, povezana z Alzheimerjevo boleznijo.
Astroglia
Izraz "glimfatični" je ustvaril danski nevroznanstvenik Maiken Nedergaard, ki je odkril sistem. Ime se sklicuje na glijske celice, ki so ključne za ta sistem odstranjevanja odpadkov.
Glijske celice imajo relativno majhno pokritost v primerjavi z nevroni, čeprav so v možganih prav toliko. Dolgo časa so veljali za malo več kot le nizko podporne celice, zdaj pa jih imajo več.
Glia ščiti, hrani in izolira nevrone. Imajo tudi vlogo v imunskem sistemu in, kot zdaj že vemo, v glimfatičnem sistemu.
Pomembna je zlasti vrsta glialnih celic, znana kot astroglija. Receptorji, imenovani kanali akvaporin-4, na teh celicah omogočajo cerebrospinalni tekočini (CSF), da se premakne v CNS, in tako nastavi tok, ki tekočino pretaka skozi sistem.
CSF je bistra tekočina, ki obdaja CNS in ji med drugim zagotavlja mehansko in imunološko zaščito.
Glimfatični sistem, ki poteka vzporedno z arterijami, prav tako izkorišča utripanje krvi v obtoku, da pomaga stvari nadaljevati.
Ko se krvne žile ritmično širijo, spodbujajo izmenjavo spojin med intersticijskim prostorom in likvorjem.
Glimfatični sistem se pri duri, debeli membrani vezivnega tkiva, ki pokriva CNS, poveže z limfnim sistemom preostalega dela telesa.
Pomen spanja
Po Nedergaardovem odkritju je izvedla vrsto poskusov na miših, da bi razvila boljše razumevanje delovanja tega sistema in kdaj je bil najbolj aktiven. Ekipa se je osredotočila predvsem na spanje in Alzheimerjevo bolezen.
Nedergaard in njena ekipa sta ugotovila, da je bil gimfatski sistem najbolj zaseden, ko so živali spale. Pokazali so, da se je prostor intersticijskega prostora med spanjem miši povečal za 60%.
To povečanje volumna je spodbudilo tudi izmenjavo CSF in intersticijske tekočine ter pospešilo odstranjevanje amiloida. Ugotovili so, da:
"Obnovitvena funkcija spanja je lahko posledica povečanega odstranjevanja potencialno nevrotoksičnih odpadnih snovi, ki se kopičijo v budnem [CNS]."
To zgodnje delo je spodbudilo val novih študij, najnovejša pa je bila objavljena ta mesec. Raziskovalci so preučevali vpliv visokega krvnega tlaka na delovanje glimfatičnega sistema.
Sčasoma visok krvni tlak povzroči, da krvne žile izgubijo elastičnost in postajajo vse bolj otrde. Ker redno pulziranje arterijskih sten poganja glimfatični sistem, to utrjevanje ovira njegovo delovanje.
Z uporabo mišičnega modela hipertenzije so znanstveniki dokazali, da je utrjevanje arterij zaradi visokega krvnega tlaka vplivalo na način delovanja sistema za odstranjevanje smeti; preprečil mu je, da bi se učinkovito znebil velikih molekul v možganih, kot je beta-amiloid.
Ta ugotovitev bi lahko pomagala razložiti, zakaj so znanstveniki našli povezave med povišanim krvnim tlakom in kognitivnim upadom ter demenco.
Parkinsonova bolezen
Parkinsonova bolezen je še eno stanje, za katerega je značilno kopičenje beljakovin v možganih. V tem primeru je beljakovina alfa-sinuklein.
Zaradi tega so se nekateri raziskovalci spraševali, ali je morda tu vpleten tudi glimfatični sistem.
Pri Parkinsonovi bolezni pride do motenj v dopaminskih poteh možganov. Te poti igrajo pomembno vlogo v ciklih spanja in budnosti in cirkadijskih ritmih; zato ljudje s Parkinsonovo boleznijo pogosto doživljajo motnje spanja.
Pregled, objavljen v Nevroznanost in biološko vedenjski pregledi predlaga, da bi moteni vzorci spanja lahko ovirali glimfatično odstranjevanje ostankov, vključno z alfa-sinukleinom, in jim pomagali, da se kopičijo v možganih.
Možganska travma
Kronična travmatična encefalopatija je posledica ponavljajočih se udarcev v glavo; včasih so mu rekli "sindrom pijanega", ker se pojavlja pri boksarjih.
Simptomi lahko vključujejo izgubo spomina, spremembe razpoloženja, zmedenost in kognitivni upad.
Nekateri raziskovalci menijo, da lahko motnje v delovanju gimfatskega sistema zaradi možganske travme povečajo tveganje za razvoj kronične travmatične encefalopatije.
Avtorji pregleda pišejo, da so po travmatični možganski poškodbi "težave s pojavom in vzdrževanjem spanja med najpogosteje prijavljenimi simptomi."
Kot smo videli, to moti glimfatični očistek beljakovin iz intersticijskega prostora med spanjem.
Hkrati lahko te vrste poškodb povzročijo selitev kanalov akvaporin-4 - tistih pomembnih receptorjev na astrogliji, ki so ključnega pomena za glimfatski očistek - v položaj, ki ovira odstranjevanje neželenih beljakovin iz intersticijskega prostora.
Avtorji verjamejo, da bi motnja tega sistema lahko "zagotovila en člen v pojasnjevalni verigi, ki povezuje ponavljajoče se [travmatične poškodbe možganov] s kasnejšo nevrodegeneracijo."
Diabetes
Poleg možne vloge v nevroloških stanjih so nekateri raziskovalci raziskali, kako so lahko motnje v glimfatičnem sistemu povezane s kognitivnimi simptomi diabetesa.
Znanstveniki so pokazali, da diabetes lahko vpliva na vrsto kognitivnih funkcij, tako v začetku napredovanja bolezni kot tudi naprej.
Nekateri raziskovalci se sprašujejo, ali je tu morda vpleten tudi glimfatični sistem. Študija, opravljena na miših, je z MRI slikanjem med drugimi nalogami vizualizirala gibanje CSF v hipokampusu, delu možganov, ki sodeluje pri oblikovanju novih spominov.
Znanstveniki so ugotovili, da se je pri miših s sladkorno boleznijo tipa 2 očistek CSF "upočasnil s faktorjem tri". Ugotovili so tudi povezavo med kognitivnimi primanjkljaji in okvaro glimfatičnega sistema - če se smeti niso počistile, so bile miselne sposobnosti ovirane.
Staranje
S staranjem je določena stopnja kognitivnega upada skoraj neizogibna. Vključeni so številni dejavniki, nekateri znanstveniki pa menijo, da bi lahko imel vlogo tudi glimfatični sistem.
Študija, objavljena leta 2014, je raziskovala učinkovitost mišičnih sistemov miši, ko so se starali; avtorji so ugotovili "dramatičen upad učinkovitosti."
V pregledu glimfatičnega sistema in njegove vloge pri boleznih in staranju avtorji pišejo, da lahko zmanjšana aktivnost v sistemu s staranjem "prispeva k kopičenju napačno zvitih in hiperfosforiliranih beljakovin", kar povečuje tveganje za nevrodegenerativne bolezni in morda poslabšanje kognitivne disfunkcije.
O glimfatičnem sistemu še vedno vemo razmeroma malo. Ker pa očisti naš najbolj občutljiv in kompleksen organ, bo verjetno do neke mere vplival na naše splošno zdravje.
Glimfatični sistem morda ne bo vseboval odgovorov na vsa naša vprašanja o nevrodegenerativnih boleznih in širše, lahko pa vsebuje ključ do nekaterih novih zanimivih perspektiv.
