Πώς βγάζει ο εγκέφαλός σας τα σκουπίδια;
Σε αυτό το Spotlight, παρουσιάζουμε το glymphatic σύστημα: το ειδικό σύστημα απομάκρυνσης αποβλήτων του εγκεφάλου. Τώρα που εμπλέκεται σε διάφορες συνθήκες, είναι καιρός να γνωρίσουμε.
Πολλοί από εμάς είναι σχετικά εξοικειωμένοι με το λεμφικό σύστημα. εκτελεί έναν αριθμό ρόλων, ένας από τους οποίους είναι η εκκαθάριση των μεταβολικών απορριμμάτων από τα κενά μεταξύ των κυττάρων, που αναφέρονται ως διάμεσος χώρος.
Ωστόσο, το κεντρικό νευρικό σύστημα (ΚΝΣ), το οποίο περιλαμβάνει τον εγκέφαλο και τον νωτιαίο μυελό, δεν έχει πραγματικά λεμφικά αγγεία.
Επειδή το CNS είναι πολύ ενεργό, τα μεταβολικά απόβλητα μπορούν να συσσωρευτούν γρήγορα.
Το CNS είναι επίσης πολύ ευαίσθητο στις διακυμάνσεις στο περιβάλλον του, οπότε το σώμα πρέπει να αφαιρέσει τα κυτταρικά σκουπίδια με κάποιο τρόπο και εκεί έρχεται το γλυφατικό σύστημα.
Πριν από την ανακάλυψη αυτού του συστήματος διάθεσης απορριμμάτων που βασίζεται στον εγκέφαλο, οι επιστήμονες πίστευαν ότι κάθε μεμονωμένο κύτταρο χειριζόταν το δικό του μεταβολικό απόσπασμα.
Εάν το κυτταρικό σύστημα υπερφορτωθεί ή επιβραδυνθεί καθώς γερνάμε, τα μεταβολικά σκουπίδια θα συσσωρεύονται μεταξύ των κυττάρων. Αυτά τα σκουπίδια περιλαμβάνουν προϊόντα όπως το β-αμυλοειδές - η πρωτεΐνη που σχετίζεται με τη νόσο του Alzheimer.
Αστρογλία
Ο όρος «glymphatic» επινοήθηκε από τη Maiken Nedergaard, μια Δανία νευροεπιστήμονας που ανακάλυψε το σύστημα. Το όνομα είναι μια αναφορά στα γλοιακά κύτταρα, τα οποία είναι ζωτικής σημασίας για αυτό το σύστημα απομάκρυνσης αποβλήτων.
Τα γλοιακά κύτταρα έχουν σχετικά μικρή κάλυψη, σε σύγκριση με τους νευρώνες, παρόλο που είναι εξίσου πολυάριθμα στον εγκέφαλο. Θεωρήθηκαν από καιρό λίγο περισσότερο από χαμηλά κύτταρα υποστήριξης, αλλά τώρα θεωρούνται υψηλότερα.
Η Glia προστατεύει, θρέφει και μονώνει τους νευρώνες. Παίζουν επίσης ρόλο στο ανοσοποιητικό σύστημα και, όπως γνωρίζουμε τώρα, το γλυμφικό σύστημα.
Συγκεκριμένα, ένας τύπος γλοιακού κυττάρου γνωστός ως αστρογλία είναι σημαντικός. Οι υποδοχείς, που ονομάζονται κανάλια aquaporin-4, σε αυτά τα κύτταρα επιτρέπουν στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό (CSF) να κινηθεί στο ΚΝΣ, δημιουργώντας ένα ρεύμα που απομακρύνει το υγρό μέσω του συστήματος.
Το CSF είναι ένα διαυγές υγρό που περιβάλλει το ΚΝΣ, παρέχοντάς του μηχανική και ανοσολογική προστασία, μεταξύ άλλων.
Το glymphatic σύστημα, το οποίο λειτουργεί παράλληλα με τις αρτηρίες, αξιοποιεί επίσης τον παλμό του αίματος στην κυκλοφορία για να βοηθήσει να κρατήσει τα πράγματα σε κίνηση.
Καθώς τα αιμοφόρα αγγεία επεκτείνονται ρυθμικά, οδηγούν στην ανταλλαγή ενώσεων μεταξύ του διάμεσου χώρου και του CSF.
Το glymphatic σύστημα συνδέεται με το λεμφικό σύστημα του υπόλοιπου σώματος στη dura, μια παχιά μεμβράνη του συνδετικού ιστού που καλύπτει το ΚΝΣ.
Η σημασία του ύπνου
Μετά την ανακάλυψη του Nedergaard, πραγματοποίησε μια σειρά πειραμάτων σε ποντίκια για να κατανοήσει καλύτερα πώς λειτουργεί αυτό το σύστημα και πότε ήταν πιο ενεργό. Συγκεκριμένα, η ομάδα επικεντρώθηκε στον ύπνο και στο Αλτσχάιμερ.
Η Nedergaard και η ομάδα της διαπίστωσαν ότι το glymphatic σύστημα ήταν πιο απασχολημένο καθώς τα ζώα κοιμόταν. Έδειξαν ότι ο όγκος του παρενθετικού χώρου αυξήθηκε κατά 60% ενώ τα ποντίκια κοιμόντουσαν.
Αυτή η αύξηση του όγκου ενίσχυσε επίσης την ανταλλαγή CSF και διάμεσου υγρού, επιταχύνοντας την απομάκρυνση του αμυλοειδούς. Κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι:
"Η αποκαταστατική λειτουργία του ύπνου μπορεί να είναι συνέπεια της ενισχυμένης απομάκρυνσης δυνητικά νευροτοξικών αποβλήτων που συσσωρεύονται στο ξύπνιο [CNS]."
Αυτό το πρώιμο έργο ενέπνευσε ένα κύμα νέων μελετών, το πιο πρόσφατο των οποίων δημοσιεύθηκε αυτόν τον μήνα. Οι ερευνητές εξέτασαν τον αντίκτυπο της υψηλής αρτηριακής πίεσης στη λειτουργία του γλυφατικού συστήματος.
Με την πάροδο του χρόνου, η υψηλή αρτηριακή πίεση αναγκάζει τα αιμοφόρα αγγεία να χάσουν την ελαστικότητά τους, γίνονται όλο και πιο δύσκαμπτα. Επειδή ο κανονικός παλμός των αρτηριακών τοιχωμάτων οδηγεί το γλυμφικό σύστημα, αυτή η ενίσχυση δυσχεραίνει τη λειτουργία του.
Χρησιμοποιώντας ένα μοντέλο υπέρτασης ποντικού, οι επιστήμονες έδειξαν ότι η ενίσχυση της αρτηριακής πίεσης που προκαλείται από την υψηλή αρτηριακή πίεση παρεμβαίνει στον τρόπο λειτουργίας του συστήματος διάθεσης απορριμμάτων. το εμπόδισε να απαλλαγεί αποτελεσματικά από μεγάλα μόρια στον εγκέφαλο, όπως το β-αμυλοειδές.
Αυτό το εύρημα μπορεί να βοηθήσει να εξηγήσει γιατί οι επιστήμονες βρήκαν δεσμούς μεταξύ της αυξημένης αρτηριακής πίεσης και της γνωστικής μείωσης και της άνοιας.
Η νόσος του Πάρκινσον
Η νόσος του Πάρκινσον είναι μια άλλη πάθηση που χαρακτηρίζεται από τη συσσώρευση πρωτεϊνών στον εγκέφαλο. Σε αυτήν την περίπτωση, η πρωτεΐνη είναι άλφα-συνουκλεΐνη.
Αυτό οδήγησε ορισμένους ερευνητές να αναρωτηθούν αν το γλυφατικό σύστημα μπορεί να εμπλακεί και εδώ.
Στη νόσο του Πάρκινσον, υπάρχει διαταραχή στις οδούς ντοπαμίνης του εγκεφάλου. Αυτά τα μονοπάτια παίζουν σημαντικό ρόλο στους κύκλους ύπνου-αφύπνισης και στους κιρκαδικούς ρυθμούς. Ως εκ τούτου, τα άτομα με Parkinson συχνά αντιμετωπίζουν διαταραχές του ύπνου.
Μια κριτική δημοσιεύτηκε το Νευροεπιστήμες & Βιοσυμπεριφορικές κριτικές προτείνει ότι τα διαταραγμένα πρότυπα ύπνου θα μπορούσαν να εμποδίσουν τη γλυμφική απομάκρυνση των συντριμμιών, συμπεριλαμβανομένης της άλφα-συνουκλεΐνης, βοηθώντας την να συσσωρευτεί στον εγκέφαλο.
Τραύμα εγκεφάλου
Η χρόνια τραυματική εγκεφαλοπάθεια προκύπτει από επαναλαμβανόμενα χτυπήματα στο κεφάλι. Συνήθιζε να λέγεται σύνδρομο «μεθυσμένος από διάτρηση» επειδή εμφανίζεται σε μπόξερ.
Τα συμπτώματα μπορεί να περιλαμβάνουν απώλεια μνήμης, αλλαγές στη διάθεση, σύγχυση και γνωστική μείωση.
Μερικοί ερευνητές πιστεύουν ότι οι διαταραχές στο γλυφατικό σύστημα που προκαλούνται από εγκεφαλικό τραύμα μπορεί να αυξήσουν τον κίνδυνο ανάπτυξης χρόνιας τραυματικής εγκεφαλοπάθειας.
Οι συγγραφείς της επισκόπησης γράφουν ότι, μετά από έναν τραυματικό εγκεφαλικό τραυματισμό, «Οι δυσκολίες με την έναρξη του ύπνου και τη συντήρηση είναι από τα πιο συχνά αναφερόμενα συμπτώματα.»
Όπως έχουμε δει, αυτό παρεμποδίζει τη γλυμφική κάθαρση των πρωτεϊνών από τον διάμεσο χώρο κατά τη διάρκεια του ύπνου.
Ταυτόχρονα, αυτοί οι τύποι τραυματισμών μπορούν να προκαλέσουν τη μετεγκατάσταση των καναλιών aquaporin-4 - εκείνους τους σημαντικούς υποδοχείς στην αστρογλία που είναι ζωτικής σημασίας για τη γλυμφική κάθαρση - σε μια θέση που εμποδίζει την απομάκρυνση ανεπιθύμητων πρωτεϊνών από τον διάμεσο χώρο.
Οι συγγραφείς πιστεύουν ότι η διακοπή αυτού του συστήματος θα μπορούσε «να παρέχει έναν σύνδεσμο στην επεξηγηματική αλυσίδα που συνδέει την επαναλαμβανόμενη [τραυματική εγκεφαλική βλάβη] με μεταγενέστερο νευροεκφυλισμό».
Διαβήτης
Πέρα από έναν πιθανό ρόλο σε νευρολογικές καταστάσεις, ορισμένοι ερευνητές έχουν διερευνήσει πώς διαταραχές στο γλυφατικό σύστημα μπορεί να εμπλέκονται στα γνωστικά συμπτώματα του διαβήτη.
Οι επιστήμονες έχουν δείξει ότι ο διαβήτης μπορεί να επηρεάσει μια σειρά γνωστικών λειτουργιών, τόσο νωρίς στην εξέλιξη της νόσου όσο και περαιτέρω.
Μερικοί ερευνητές ρωτούν αν μπορεί να εμπλακεί και εδώ το γλυμφικό σύστημα. Μια μελέτη που πραγματοποιήθηκε σε ποντίκια χρησιμοποίησε μαγνητικές τομογραφίες για να απεικονίσει την κίνηση του ΚΠΣ στον ιππόκαμπο, ένα μέρος του εγκεφάλου που εμπλέκεται στη δημιουργία νέων αναμνήσεων, μεταξύ άλλων καθηκόντων.
Οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι στα ποντίκια με διαβήτη τύπου 2, η κάθαρση του CSF «επιβραδύνθηκε από έναν παράγοντα τριών». Βρήκαν επίσης μια συσχέτιση μεταξύ των γνωστικών ελλειμμάτων και της βλάβης του glymphatic συστήματος - εάν τα σκουπίδια δεν ξεκαθαρίστηκαν, οι δεξιότητες σκέψης παρεμποδίστηκαν.
Γηράσκων
Καθώς μεγαλώνουμε, ένα ορισμένο επίπεδο γνωστικής πτώσης είναι σχεδόν αναπόφευκτο. Υπάρχει ένα ευρύ φάσμα παραγόντων που εμπλέκονται, και ορισμένοι επιστήμονες πιστεύουν ότι το glymphatic σύστημα θα μπορούσε να διαδραματίσει κάποιο ρόλο.
Μια μελέτη που δημοσιεύθηκε το 2014 διερεύνησε την αποτελεσματικότητα των γλυμφικών συστημάτων των ποντικών καθώς γερνούσαν. οι συγγραφείς βρήκαν μια «δραματική μείωση της αποτελεσματικότητας».
Σε μια ανασκόπηση του γλυφατικού συστήματος και του ρόλου του στην ασθένεια και τη γήρανση, οι συγγραφείς γράφουν ότι η μειωμένη δραστηριότητα στο σύστημα καθώς γερνάμε μπορεί να "συμβάλει στη συσσώρευση λανθασμένων και υπερφωσφορυλιωμένων πρωτεϊνών", αυξάνοντας τον κίνδυνο νευροεκφυλιστικών ασθενειών και, ίσως, επιδεινώνει τη γνωστική δυσλειτουργία.
Εξακολουθούμε να γνωρίζουμε σχετικά λίγα για το γλυφατικό σύστημα. Ωστόσο, επειδή καθαρίζει το πιο ευαίσθητο και πολύπλοκο όργανο μας, είναι πιθανό να επηρεάσει τη γενική υγεία μας σε κάποιο βαθμό.
Το glymphatic σύστημα μπορεί να μην περιέχει τις απαντήσεις σε όλες τις ερωτήσεις μας σχετικά με τις νευροεκφυλιστικές ασθένειες και πέρα από αυτό, αλλά θα μπορούσε να κρατήσει το κλειδί για μερικές ενδιαφέρουσες νέες προοπτικές.
