Как мозъкът изхвърля отпадъците в тялото ни? В тази статия представяме мозъчната система за изхвърляне на отпадъци.
Много от нас са сравнително запознати с лимфната система. Тя изпълнява редица роли, една от които е изчистването на метаболитни отпадъци от пространството между клетките, наричано интерстициално пространство, пише на сайта medicalnewstoday.com.
Въпреки това централната нервна система (ЦНС), която включва мозъка и гръбначния мозък, няма истински лимфни съдове. Тъй като централната нервна система е много активна, метаболитните отпадъци могат да се образуват бързо. ЦНС е много чувствителна към колебанията в околната среда, така че тялото трябва да отстрани някакъв клетъчен боклук и там се появява ролята на глимфната система.
Преди откриването на тази базирана на мозъка система за изхвърляне на отпадъци учените вярвали, че всяка отделна клетка се справя със собствения си метаболитен отпадък. Ако клетъчната система се претовари или забави, когато остаряваме, между клетките ще се натрупа метаболитен боклук. Той включва продукти като бетаамилоид - протеин, свързан с болестта на Алцхаймер.
Астроглиали
Терминът “глиални” е измислен от Майк Недергаард, датски невролог. Името е препратка към глиалните клетки, които са жизненоважни за тази система за изхвърляне на отпадъци. Глиалните клетки получават относително малко покритие в сравнение с невроните, въпреки че са многобройни в мозъка. Те защитават, подхранват и изолират невроните. Те също така играят роля в имунната система и, както вече знаем, в глимфната система. По-специално, важен е вид глиална клетка, известна като астроглия. Рецепторите, наречени аквапорин-4 канали, на тези клетки позволяват на цереброспиналната течност (ЦСТ) да се движи в ЦНС, като създава ток, който шунтира течност през системата.
ЦСТ е бистра течност, която заобикаля ЦНС, като й осигурява механична и имунологична защита, наред с други неща. Глимфатичната система, която се движи успоредно на артериите, също използва пулсиращата кръв в кръвообращението, за да поддържа нещата в движение. Тъй като кръвоносните съдове се разширяват ритмично, те задвижват обмена на съединения между интерстициалното пространство и ЦСТ. Глимфатната система се свързва с лимфната система на останалата част от тялото в дебела мембрана на съединителната тъкан, която покрива ЦНС.
Значението на съня
След откриването на течността се провеждат серия от експерименти върху мишки, за да се развие по-добро разбиране за това как тази система работи и кога е била най-активна. В частност екипът се фокусирал върху съня и болестта на Алцхаймер. Недергаард и екипът му установили, че най-оживената система е най-натоварена, докато изследваните мишки спят. Те показали, че обемът на интерстициалното пространство нараства с 60%, докато лабораторните мишките спели. Това увеличение на обема също стимулирало обмяната на ЦСТ и на интерстициалната течност, ускорявайки отстраняването на амилоида. Учените заключили: “Възстановителната функция на съня може да бъде следствие от засиленото отстраняване на потенциално невротоксични отпадъчни продукти, които се натрупват в ЦНС в будно състояние.”
Тази ранна работа вдъхновила вълна от нови изследвания, последната от които била публикувана този месец. Изследователите разгледали влиянието на високото кръвно налягане върху функцията на глимфната система. С течение на времето високото кръвно налягане кара кръвоносните съдове да губят своята еластичност, като стават все по-твърди. Тъй като редовното пулсиране на артериалните стени задвижва глимфатната система, това втвърдяване затруднява нейната функция. Използвайки миши модел на хипертония, учените демонстрирали, че засилването на артериите, предизвикано от високо кръвно налягане, пречи на начина, по който работи системата за изхвърляне на отпадъци. Това предотвратява ефикасното отстраняване на големи молекули в мозъка като бетаамилоид. Това откритие може да помогне да се обясни защо учените са открили връзки между повишеното кръвно налягане и когнитивния упадък и деменцията.
Болестта на Паркинсон
Болестта на Паркинсон е друго състояние, характеризиращо се с натрупване на протеин в мозъка. В този случай протеинът е алфасинуклеин. Това накарало някои изследователи да се запитат дали и тук може да има намеса на глимфната система. При болестта на Паркинсон има нарушения в допаминовите пътища на мозъка. Те играят важна роля в цикъла на сън - будност и циркадните ритми. Следователно хората с болест на Паркинсон често изпитват нарушения на съня. Прегледът, публикуван в “Невронаука”, показва, че нарушените модели на съня могат да възпрепятстват премахването на отпадъците, включително на алфасинуклеин.
Мозъчна травма
Хроничната травматична енцефалопатия е резултат от многократни удари по главата. Симптомите могат да включват загуба на паметта, промени в настроението, объркване и когнитивен спад. Някои изследователи смятат, че прекъсванията на глимфатната система, причинени от мозъчна травма, могат да увеличат риска от развитие на хронична травматична енцефалопатия. Авторите на прегледа пишат, че след травматично увреждане на мозъка “трудностите с появата и поддържането на съня са сред най-често съобщаваните симптоми”. Както видяхме, това пречи на лимфното изчистване на протеините от интерстициалното пространство по време на сън.
В същото време тези видове наранявания могат да причинят преместването на аквапорин-4 каналите - тези важни рецептори на астроглиите, които са от жизненоважно значение за глимфната система - в позиция, която пречи на отстраняването на нежелани протеини от интерстициалното пространство. Авторите смятат, че нарушаването на тази система може да “осигури една връзка в обяснителната верига, свързваща повтаряща се (травматична мозъчна травма) с по-късна невродегенерация”.
Диабет
Освен възможна роля в неврологичните заболявания, някои изследователи са проучили как нарушенията в глимфатната система могат да бъдат включени в когнитивните симптоми на диабета. Учените са показали, че диабетът може да повлияе на редица когнитивни функции както в началото на прогресията на болестта, така и по-нататък. Някои изследователи задали въпроса дали и тук може да се включи глимфатичната система. Изследване, проведено при мишки, използвало сканиране, за да визуализира движението на ЦСТ в хипокампуса, част от мозъка, участваща във формирането на нови спомени наред с други задачи. Учените установили, че при мишки с диабет тип 2 ЦСТ “се забавя”. Те открили също така корелация между когнитивните дефицити и увреждането на глимфната система - ако боклукът не се изчиствал, уменията за мислене били възпрепятствани.
Остаряване
С напредването на възрастта нивото на когнитивния спад е почти неизбежно. Включени са широк кръг фактори. Проучване, публикувано през 2014 г., изследва ефективността на глимфните системи на лабораторни мишки, когато остаряват. Авторите на изследването открили “драматичен спад в ефективността”. В прегледа на глимфната система и нейната роля при болестите и стареенето авторите пишат, че намалената активност в системата, тъй като “състаряването допринася за натрупването на неправилно нагънати и хиперфосфорилирани протеини”, увеличава риска от невродегенеративни заболявания и може би води до обостряне на когнитивната дисфункция.
Все още знаем сравнително малко за глимфната система. Въпреки това тъй като почиства най-чувствителния и сложен орган - мозъка, е възможно да повлияе на цялостното ни здраве до известна степен. Глимфатичната система може да не съдържа отговорите на всички наши въпроси за невродегенеративните заболявания и отвъд тях, но вероятно държи ключа към някои интересни нови перспективи.
Борис АЛЕКСАНДРОВ
