Kaip jūsų smegenys išneša šiukšles?
Šiame „Spotlight“ pristatome glimfatinę sistemą: smegenų specialią atliekų šalinimo sistemą. Dabar įsitraukęs į įvairias sąlygas, pats laikas susipažinti.
Daugelis iš mūsų yra gana gerai susipažinę su limfine sistema; ji atlieka daugybę vaidmenų, iš kurių vienas pašalina medžiagų apykaitos atliekas iš tarpų tarp ląstelių, vadinamas intersticine erdve.
Tačiau centrinė nervų sistema (CNS), kurią sudaro smegenys ir nugaros smegenys, neturi tikrų limfagyslių.
Kadangi CNS yra labai aktyvi, medžiagų apykaitos atliekos gali greitai kauptis.
CNS taip pat labai jautriai reaguoja į savo aplinkos svyravimus, todėl organizmui reikia kažkaip pašalinti ląstelių šiukšles, ir ten atsiranda glimfatinė sistema.
Prieš atrandant šią smegenyse veikiančią šiukšlių šalinimo sistemą, mokslininkai manė, kad kiekviena ląstelė tvarko savo medžiagų apykaitos detritą.
Jei senstant ląstelių sistema būtų perkrauta arba sulėtėjusi, tarp ląstelių susikauptų medžiagų apykaitos šiukšlių. Ši šiukšlė apima tokius produktus kaip beta-amiloidas - baltymas, susijęs su Alzheimerio liga.
Astroglia
Terminą „glimfatinis“ sugalvojo sistemą atradęs danų neurologas Maikenas Nedergaardas. Pavadinimas yra nuoroda į glijos ląsteles, kurios yra gyvybiškai svarbios šiai atliekų šalinimo sistemai.
Glijos ląstelės, palyginti su neuronais, gauna palyginti mažai aprėpties, nepaisant to, kad jų smegenyse yra tiek pat. Jie ilgą laiką buvo laikomi šiek tiek daugiau nei žemai palaikančiomis ląstelėmis, tačiau dabar jie vertinami labiau.
Glia saugo, maitina ir izoliuoja neuronus. Jie taip pat vaidina svarbų vaidmenį imuninėje sistemoje ir, kaip dabar žinome, glimfatinėje sistemoje.
Visų pirma, svarbus glijos ląstelių tipas, žinomas kaip astroglia. Šių ląstelių receptoriai, vadinami akvaporin-4 kanalais, leidžia smegenų skysčiui (CSF) judėti į CNS, sukuriant srovę, kuri per sistemą praleidžia skysčius.
CSF yra skaidrus skystis, kuris supa CNS, be kita ko, užtikrinantis mechaninę ir imunologinę apsaugą.
Glimfatinė sistema, einanti lygiagrečiai arterijoms, taip pat naudoja kraujyje pulsuojantį kraują, kad viskas judėtų toliau.
Kraujagyslėms ritmingai plečiantis, jos skatina junginių mainus tarp intersticinės erdvės ir CSF.
Glimfatinė sistema jungiasi su likusio kūno limfine sistema ties dura - stora jungiamojo audinio membrana, dengiančia CNS.
Miego svarba
Po Nedergaard atradimo ji atliko daugybę eksperimentų su pelėmis, kad geriau suprastų, kaip ši sistema veikė ir kada ji buvo aktyviausia. Visų pirma, komanda sutelkė dėmesį į miegą ir Alzheimerio ligą.
Nedergaard ir jos komanda nustatė, kad glifatinė sistema buvo labiausiai užimta miegant gyvūnams. Jie parodė, kad, kai pelės miegojo, tarpinės erdvės tūris padidėjo 60%.
Šis tūrio padidėjimas taip pat paskatino CSF ir intersticinio skysčio mainus, pagreitindamas amiloido pašalinimą. Jie padarė išvadą, kad:
"Atkuriamoji miego funkcija gali būti sustiprėjusio potencialiai neurotoksinių atliekų, kurios kaupiasi pabudus, [CNS] pašalinimo."
Šis ankstyvasis darbas įkvėpė naujų tyrimų bangą, naujausias iš jų buvo paskelbtas šį mėnesį. Mokslininkai nagrinėjo aukšto kraujospūdžio įtaką glimfinės sistemos funkcijai.
Laikui bėgant dėl padidėjusio kraujospūdžio kraujagyslės praranda elastingumą ir tampa vis standesnės. Kadangi reguliarus arterijų sienelių pulsavimas skatina glimfatinę sistemą, šis sustingimas trukdo jos funkcijai.
Naudodami pelės hipertenzijos modelį, mokslininkai įrodė, kad dėl aukšto kraujospūdžio sukelto arterijos sustingimo buvo sutrikdyta šiukšlių šalinimo sistemos veikla; tai sutrukdė efektyviai atsikratyti smegenyse esančių didelių molekulių, tokių kaip beta-amiloidas.
Ši išvada gali padėti paaiškinti, kodėl mokslininkai nustatė ryšį tarp padidėjusio kraujospūdžio ir kognityvinio nuosmukio bei demencijos.
Parkinsono liga
Parkinsono liga yra dar viena būklė, kuriai būdingas baltymų kaupimasis smegenyse. Šiuo atveju baltymas yra alfa sinukleinas.
Tai paskatino kai kuriuos tyrinėtojus susimąstyti, ar gliffatinė sistema taip pat gali būti susijusi su čia.
Sergant Parkinsono liga, sutrinka smegenų dopamino keliai. Šie būdai vaidina svarbų vaidmenį miego ir pabudimo cikluose ir paros ritmuose; todėl žmonės, sergantys Parkinsono liga, dažnai patiria miego sutrikimų.
Apžvalga paskelbta Neurologijos ir biologinio elgesio apžvalgos siūlo, kad sutrikę miego įpročiai gali trukdyti atliekų, įskaitant alfa-sinukleiną, glimfatiniam pašalinimui, padedant jiems kauptis smegenyse.
Smegenų trauma
Lėtinė trauminė encefalopatija atsiranda dėl pakartotinių smūgių į galvą; anksčiau jis buvo vadinamas „punšo girto“ sindromu, nes jis pasireiškia boksininkams.
Simptomai gali būti atminties praradimas, nuotaikos pokyčiai, sumišimas ir pažinimo silpnėjimas.
Kai kurie tyrinėtojai mano, kad smegenų traumos sukelti sutrikimai glimfatinėje sistemoje gali padidinti riziką susirgti lėtine traumine encefalopatija.
Apžvalgos autoriai rašo, kad po trauminės smegenų traumos „Miego atsiradimo ir palaikymo sunkumai yra vieni dažniausiai pranešamų simptomų“.
Kaip matėme, miego metu tai trukdo baltymų glifatiniam išvalymui iš intersticinės erdvės.
Tuo pačiu metu šios rūšies sužalojimai gali sukelti akvaporin-4 kanalų - tų svarbių astroglijos receptorių, kurie yra gyvybiškai svarbūs glimfatiniam klirensui, padėtį, trukdančią pašalinti šlamšto baltymus iš intersticinės erdvės.
Autoriai mano, kad šios sistemos sutrikimas gali „pateikti aiškinamojoje grandinėje vieną grandį, jungiančią pasikartojančią [trauminę smegenų traumą] su vėlesne neurodegeneracija“.
Diabetas
Be galimo vaidmens neurologinėse sąlygose, kai kurie tyrinėtojai ištyrė, kaip glimfinės sistemos sutrikimai gali būti susiję su kognityviniais diabeto simptomais.
Mokslininkai įrodė, kad diabetas gali paveikti įvairias kognityvines funkcijas tiek ligos progresavimo pradžioje, tiek toliau.
Kai kurie tyrinėtojai klausia, ar čia taip pat gali būti glimfatinė sistema. Tyrimas, atliktas su pelėmis, naudojo MRT tyrimus, kad būtų galima vizualizuoti CSF judėjimą hipokampe, smegenų dalyje, kuriančioje naujus prisiminimus, be kitų užduočių.
Mokslininkai nustatė, kad pelėms, sergančioms 2 tipo cukriniu diabetu, CSF klirensas „sulėtėjo tris kartus“. Jie taip pat nustatė sąsają tarp pažinimo deficito ir glimfatinės sistemos pažeidimo - jei šiukšlės nebuvo išvalytos, mąstymo įgūdžiai buvo sutrikdyti.
Senėjimas
Senstant beveik neišvengiama tam tikro kognityvinio nuosmukio lygio. Yra daug įvairių veiksnių, ir kai kurie mokslininkai mano, kad glimfatinė sistema gali atlikti tam tikrą vaidmenį.
2014 metais paskelbtame tyrime buvo tiriamas pelių glimfatinių sistemų efektyvumas jiems senstant; autoriai nustatė „dramatišką efektyvumo sumažėjimą“.
Apžvelgdami glimfatinę sistemą ir jos vaidmenį ligose ir senėjime, autoriai rašo, kad sumažėjęs aktyvumas sistemoje senstant gali „prisidėti prie neteisingai sulankstytų ir hiperfosforilintų baltymų kaupimosi“, padidindamas neurodegeneracinių ligų riziką ir, galbūt, paaštrinanti kognityvinę disfunkciją.
Mes vis dar palyginti mažai žinome apie glimfatinę sistemą. Tačiau dėl to, kad jis išvalo jautriausią ir sudėtingiausią mūsų organą, tikėtina, kad jis tam tikru laipsniu paveiks mūsų bendrą sveikatą.
Glimfatinėje sistemoje gali nebūti atsakymų į visus mūsų klausimus apie neurodegeneracines ligas ir ne tik, tačiau ji gali būti raktas į įdomias naujas perspektyvas.
