В этой статье журнал Медикал расскажет вам, как работает глимфатическая система очистки мозга от всяческих отходов его жизнедеятельности. Глимфатическая система мозга - это система протоков и каналов, подобная лимфатической системе организма и выполняющая аналогичную функцию – она очищает мозг от вредных веществ, в т.ч. от испорченных амилоидных молекул.
Астроцит и кровеносный сосуд
Астроглия играет ключевую роль в службе сбора мусора в мозге. Многие из нас относительно знакомы с лимфатической системой; она выполняет ряд функций, одна из которых - очистка метаболических отходов из промежутков между клетками, которые называются интерстициальным пространством.
Однако центральная нервная система (ЦНС), которая включает головной и спинной мозг, не имеет настоящих лимфатических сосудов. Поскольку ЦНС очень активна, метаболические отходы могут быстро накапливаться. ЦНС также очень чувствительна к колебаниям окружающей среды, поэтому организму необходимо каким-то образом удалять клеточный мусор, и именно здесь вступает в действие глимфатическая система.
До открытия этой мозговой системы вывоза мусора ученые считали, что каждая отдельная клетка справляется со своим собственным метаболическим детритом.
Если клеточная система перегружается или замедляется с возрастом, между клетками образуется метаболический мусор. В этот мусор входят такие продукты, как бета-амилоид - белок, связанный с болезнью Альцгеймера.
Термин «glimhatic» был придуман датским нейробиологом Майкеном Недергаардом, который открыл эту систему. Название является ссылкой на глиальные клетки, которые имеют жизненно важное значение для этой системы очистки отходов.
Глиальные клетки долгое время считались чуть более чем неважными клетками поддержки мозга, но теперь в ученом мире их уважают. Глия защищает, питает и изолирует нейроны. Они также играют значительную роль в иммунной системе и, как мы теперь знаем, в глимфатической системе.
В частности, важен тип глиальной клетки, известный как астроглия. Рецепторы, называемые каналами аквапорина-4, на этих клетках позволяют спинномозговой жидкости (СМЖ) проникать в ЦНС, создавая ток, который шунтирует (прогоняет) жидкость через нервную систему, забирая из нее все отходы жизнедеятельности.
СМЖ - прозрачная жидкость, которая окружает ЦНС, обеспечивая, среди прочего, механическую и иммунологическую защиту.
Глимфатическая система, которая работает параллельно артериям, также использует пульсацию крови в кровотоке, чтобы поддерживать движение СМЖ. Поскольку кровеносные сосуды расширяются ритмично, они управляют обменом соединений между интерстициальным пространством и СМЖ.
Глимфатическая система соединяется с лимфатической системой остальной части тела в твердой мозговой оболочке, толстой мембране соединительной ткани, которая покрывает ЦНС.
Важность сна для очистки мозга
После открытия Недергаарда проведена серия экспериментов на мышах, чтобы лучше понять, как работает эта система и когда она наиболее активна. В частности, команда сосредоточилась на сне и болезни Альцгеймера.
Ученые обнаружили, что глимфатическая система была наиболее загружена, когда животные спали. Они показали, что объем интерстициального пространства увеличился на 60%, когда мыши спали. Это увеличение объема также стимулировало обмен СМЖ и интерстициальной жидкости, ускоряя удаление амилоида из мозга.
Они пришли к выводу, что: «Восстановительная функция сна может быть следствием усиленного удаления потенциально нейротоксичных отходов, которые накапливаются в бодрствующем состоянии».
Эта ранняя работа вызвала волну новых исследований. Исследователи смотрели на влияние высокого кровяного давления на функцию лимфатической системы.
Со временем высокое кровяное давление заставляет кровеносные сосуды терять свою эластичность, становясь все более жесткими. Поскольку регулярные пульсации артериальных стенок приводят в движение лимфатическую систему, изменения в сосудах препятствуют ее функционированию.
Используя модель гипертонии на мышах, ученые продемонстрировали, что изменения артерии, вызванные высоким кровяным давлением, мешали работе системы очистки мозга; в частности, это мешало организму эффективно избавляться от больших молекул в мозге, таких как бета-амилоид.
Это открытие может помочь объяснить, почему ученые обнаружили связь между повышенным кровяным давлением и снижением когнитивных функций (таких как внимание, память, речь, интеллект, двигательные навыки) и деменцией.
Болезнь Паркинсона и очистка мозга
Болезнь Паркинсона - это еще одно состояние, характеризующееся накоплением белка=мусора в мозге. В этом случае белок представляет собой альфа-синуклеин. Некоторые исследователи задаются вопросом, может ли здесь также быть задействована глимфатическая система.
При болезни Паркинсона нарушаются дофаминовые пути мозга. Эти пути играют важную роль в циклах сна и бодрствования и циркадных ритмах; поэтому люди с болезнью Паркинсона часто испытывают нарушения сна.
Обзор, опубликованный в Neuroscience & Biobehavioral Reviews, предлагает предположить, что нарушение режима сна может препятствовать удалению большого количества мусора, включая альфа-синуклеин, и способствовать его накоплению в мозге.
Черепно-мозговая травма
Хроническая травматическая энцефалопатия возникает в результате повторных ударов по голове; раньше этот синдром называли деменция боксеров, потому что он часто встречается у боксеров.
Повреждения головного мозга могут препятствовать дренажу лимфатической системы. Симптомы могут включать потерю памяти, изменения настроения, спутанность сознания и снижение когнитивных функций.
Некоторые исследователи считают, что нарушения в работе лимфатической системы, вызванные травмой головного мозга, могут увеличить риск развития хронической травматической энцефалопатии.
Авторы обзора пишут, что после черепно-мозговой травмы «Проблемы с началом сна и его поддержанием являются одними из наиболее часто встречающихся симптомов».
Как мы уже видели, это мешает глимфатическому выводу ненужных белков из интерстициального пространства во время сна.
В то же время, эти виды травм могут вызвать перемещение каналов аквапорина-4 - тех важных рецепторов астроглии, которые жизненно важны для глимфатического клиренса - в положение, которое препятствует удалению нежелательных белков из интерстициального пространства.
Авторы считают, что нарушение этой системы может «обеспечить одно звено в объяснительной цепочке, связывающей повторяющиеся травматические повреждения головного мозга с более поздней нейродегенерацией».
Сахарный диабет
Помимо возможной роли в неврологических состояниях, некоторые медики исследовали, как нарушения в лимфатической системе могут быть связаны с когнитивными симптомами диабета.
Ученые показали, что диабет может влиять на ряд когнитивных функций, как на ранних стадиях развития заболевания, так и в дальнейшем. Некоторые исследователи спрашивают, может ли здесь также быть задействована глимфатическая система. Исследование проводили на мышах использовали МРТ для визуализации движения спинномозговой жидкости в гиппокампе, части мозга, участвующей в формировании новых воспоминаний, среди других задач.
Ученые обнаружили, что у мышей с диабетом 2 типа клиренс СМЖ «замедлился в три раза». Они также обнаружили зависимость между когнитивным дефицитом и нарушением глимфатической системы - если мусор не очищался, навыки мышления были затруднены.
Старение
Когда мы стареем, определенный уровень когнитивного снижения почти неизбежен. Это связано с широким спектром факторов, и некоторые ученые считают, что глимфатическая система так же играет в этом свою роль.
В исследовании, опубликованном в 2014 году, изучалась эффективность мышечной системы мышц по мере их старения. Авторы обнаружили «резкое снижение эффективности работы мышц».
В обзоре глимфатической системы и ее роли в болезнях и старении авторы пишут, что снижение активности в системе с возрастом может «способствовать накоплению неправильно свернутых и гиперфосфорилированных белков», в том числе в нейронах, проводящих импульсы в мышцы, увеличивая риск нейродегенеративных заболеваний и, возможно, обострение когнитивной дисфункции.
Что же делать?
Мы до сих пор сравнительно мало знаем о глимфатической системе. Однако, поскольку она очищает наш самый чувствительный и сложный орган, она, вероятно, в некоторой степени повлияет на наше общее состояние здоровья. Глимфатическая система может не содержать ответов на все наши вопросы о нейродегенеративных заболеваниях и за их пределами, но она может содержать ключ к некоторым новым интересным перспективам.
Единственное, что пока могут порекомендовать врачи пациенту, который хочет обеспечить правильную работу своей глимфатической системы - поддержание в норме артериального давления и сахара крови, обязательный сон каждые сутки с учетом возрастных норм и половой принадлежности. Придерживайтесь советов врача и будьте здоровы!
