Kako vaš mozak iznosi smeće?
U ovom svjetlu pažnje predstavljamo glimfatički sustav: mozak posvećen sustav čišćenja otpada. Sada upleteni u razne uvjete, krajnje je vrijeme da se upoznamo.
Mnogi od nas su relativno upoznati s limfnim sustavom; obavlja brojne uloge, od kojih je jedna uklanjanje metaboličkog otpada iz praznina između stanica, koje se nazivaju intersticijski prostor.
Međutim, središnji živčani sustav (CNS), koji obuhvaća mozak i leđnu moždinu, nema prave limfne žile.
Budući da je CNS vrlo aktivan, metabolički otpad može se brzo nakupiti.
CNS je također vrlo osjetljiv na fluktuacije u svom okruženju, pa tijelo treba nekako ukloniti stanično smeće i tu dolazi do pojave glimfatičkog sustava.
Prije otkrića ovog sustava za zbrinjavanje smeća temeljenog na mozgu, znanstvenici su vjerovali da svaka pojedinačna stanica rješava svoj metabolički detritus.
Ako bi se stanični sustav preopteretio ili usporio kako smo starili, metabolički otpad bi se nakupio između stanica. Ovo smeće uključuje proizvode poput beta-amiloida - proteina povezanog s Alzheimerovom bolešću.
Astroglia
Izraz "glimfatski" skovao je Maiken Nedergaard, danski neuroznanstvenik koji je otkrio sustav. Naziv je referenca na glija stanice, koje su vitalne za ovaj sustav čišćenja otpada.
Glija stanice imaju relativno malo pokrivenosti, u usporedbi s neuronima, unatoč tome što su u mozgu jednako brojne. Dugo su se smatrali malo više od slabo podržavajućih stanica, ali sada ih se više poštuje.
Glia štiti, njeguje i izolira neurone. Oni također igraju ulogu u imunološkom sustavu i, kao što sada znamo, glimfatičkom sustavu.
Posebno su važni tip glija stanica poznatih kao astroglia. Receptori, nazvani kanali akvaporin-4, na tim stanicama omogućuju cerebrospinalnoj tekućini (CSF) da se kreće u CNS, postavljajući struju koja provlači tekućinu kroz sustav.
CSF je bistra tekućina koja okružuje CNS, pružajući mu, između ostalog, mehaničku i imunološku zaštitu.
Glimfatički sustav, koji teče paralelno s arterijama, također koristi pulsiranje krvi u cirkulaciji kako bi se stvari održale u pokretu.
Kako se krvne žile ritmički šire, oni pokreću razmjenu spojeva između intersticijskog prostora i likvora.
Glimfatički sustav povezuje se s limfnim sustavom ostatka tijela na duri, debelom membranom vezivnog tkiva koja pokriva CNS.
Važnost sna
Nakon Nedergaardinog otkrića, provela je niz eksperimenata na miševima kako bi razvila bolje razumijevanje kako ovaj sustav djeluje i kada je bio najaktivniji. Konkretno, tim se usredotočio na san i Alzheimerovu bolest.
Nedergaard i njezin tim otkrili su da je glimfatički sustav bio najzaposleniji dok su životinje spavale. Pokazali su da se volumen intersticijskog prostora povećao za 60% dok su miševi spavali.
Ovo povećanje volumena također je potaknulo izmjenu likvora i intersticijske tekućine, ubrzavajući uklanjanje amiloida. Zaključili su da:
"Obnavljajuća funkcija sna može biti posljedica pojačanog uklanjanja potencijalno neurotoksičnih otpadnih tvari koje se nakupljaju u budnom stanju [CNS]."
Ovaj rani rad nadahnuo je val novih studija, od kojih je najnovije objavljeno ovog mjeseca. Istraživači su promatrali utjecaj visokog krvnog tlaka na funkciju glimfatskog sustava.
S vremenom visoki krvni tlak uzrokuje da krvne žile gube svoju elastičnost, postaju sve kruće. Budući da redovito pulsiranje arterijskih stijenki pokreće glimfatički sustav, ovo ukrućenje onemogućava njegovu funkciju.
Koristeći mišji model hipertenzije, znanstvenici su pokazali da ukrućenje arterija izazvano povišenim krvnim tlakom ometa način rada sustava za odlaganje smeća; spriječio ga je da se učinkovito riješi velikih molekula u mozgu, poput beta-amiloida.
Ovo otkriće moglo bi objasniti zašto su znanstvenici pronašli veze između povišenog krvnog tlaka i kognitivnog pada i demencije.
Parkinsonova bolest
Parkinsonova bolest je još jedno stanje koje karakterizira nakupljanje proteina u mozgu. U ovom slučaju, protein je alfa-sinuklein.
To je natjeralo neke istraživače da se pitaju može li i glimfatički sustav biti uključen ovdje.
Kod Parkinsonove bolesti dolazi do poremećaja u dopaminskim putovima mozga. Ti putovi igraju važnu ulogu u ciklusima spavanja i budnosti i cirkadijskim ritmovima; stoga ljudi s Parkinsonovom bolešću često imaju poremećaje spavanja.
Pregled objavljen u Neuroznanost i bio-bihevioralni pregledi predlaže da bi poremećeni obrasci spavanja mogli spriječiti glimfatičko uklanjanje krhotina, uključujući alfa-sinuklein, pomažući mu u stvaranju u mozgu.
Trauma mozga
Kronična traumatična encefalopatija rezultat je opetovanih udaraca u glavu; nekad se zvao sindrom "punch-pijan" jer se javlja kod boksača.
Simptomi mogu uključivati gubitak pamćenja, promjene raspoloženja, zbunjenost i pad kognitivnih sposobnosti.
Neki istraživači vjeruju da poremećaji glimfatičkog sustava uzrokovani traumom mozga mogu povećati rizik od razvoja kronične traumatične encefalopatije.
Autori recenzije pišu da su, nakon traumatične ozljede mozga, "poteškoće s početkom spavanja i održavanjem među najčešće prijavljenim simptomima."
Kao što smo vidjeli, ovo ometa glimfatički klirens proteina iz intersticijskog prostora tijekom spavanja.
Istodobno, ove vrste ozljeda mogu uzrokovati premještanje kanala akvaporin-4 - onih važnih receptora na astrogliji koji su vitalni za glifatski klirens - u položaj koji ometa uklanjanje bezvrijednih proteina iz intersticijskog prostora.
Autori vjeruju da bi poremećaj ovog sustava mogao "pružiti jednu kariku u lancu objašnjenja koji povezuje ponavljajuće [traumatske ozljede mozga] s kasnijom neurodegeneracijom."
Dijabetes
Osim moguće uloge u neurološkim stanjima, neki su istraživači istraživali kako poremećaji u glimfatičkom sustavu mogu biti uključeni u kognitivne simptome dijabetesa.
Znanstvenici su pokazali da dijabetes može utjecati na niz kognitivnih funkcija, kako u ranoj fazi progresije bolesti, tako i dalje.
Neki se istraživači pitaju je li i glimfatički sustav ovdje uključen. Studija provedena na miševima koristila je MRI snimke kako bi, među ostalim zadacima, vizualizirala kretanje likvora u hipokampusu, dijelu mozga koji je uključen u stvaranje novih sjećanja.
Znanstvenici su otkrili da je kod miševa s dijabetesom tipa 2 klirens likvora "usporen faktor tri". Također su pronašli korelaciju između kognitivnih deficita i oštećenja glimfatičkog sustava - ako se smeće nije raščistilo, vještine razmišljanja su bile otežane.
Starenje
Kako starimo, određena razina kognitivnog opadanja gotovo je neizbježna. Uključen je širok raspon čimbenika, a neki znanstvenici vjeruju da bi glimfatički sustav mogao igrati ulogu.
Studija objavljena 2014. istraživala je učinkovitost glimfatičkih sustava miševa kako su starili; autori su utvrdili "dramatičan pad učinkovitosti".
U pregledu glimfatičkog sustava i njegove uloge u bolestima i starenju, autori pišu da bi smanjena aktivnost u sustavu kako starimo mogla "pridonijeti akumulaciji pogrešno sklopljenih i hiperfosforiliranih proteina", povećavajući rizik od neurodegenerativnih bolesti i, možda, pogoršavajući kognitivnu disfunkciju.
Još uvijek znamo relativno malo o glimfatskom sustavu. Međutim, budući da čisti naš najosjetljiviji i najsloženiji organ, vjerojatno će utjecati na naše cjelokupno zdravlje u određenoj mjeri.
Glimfatički sustav možda neće sadržavati odgovore na sva naša pitanja o neurodegenerativnim bolestima i šire, ali mogao bi sadržavati ključ nekih novih zanimljivih perspektiva.
