Glymphatic System Cleansing the Brain PZ - Фармацевтичен вестник

От Кристина Хоман-Джеди/Мозъкът има ефективна система за измиване на белтъчните остатъци и други отпадъчни материали: глимфатичната система, която е била неизвестна до преди няколко години, изпомпва течността през мозъка и я отстранява чрез лимфните съдове на менингите. Нарушенията могат да допринесат за неврологични заболявания.

cleansing

Въпреки че мозъкът тежи само около 1,5 кг, той използва около 25 процента от общата енергия на тялото. При този висок процент на оборот също се произвеждат големи количества метаболитни продукти и протеинови отпадъци. Тези потенциално токсични вещества трябва да бъдат премахнати ефективно. Дълго време се предполагаше, че мозъкът няма лимфна система като останалата част от тялото и че отпадъчните материали бавно пасивно се дифузират от тъканта в кръвоносните съдове на мозъка. Предполагаше се, че голяма част от произведените белтъчни остатъци се разграждат в самите мозъчни клетки.

"width =" 300 "height =" 250 "/>

В мозъка съществува система, която ефективно изхвърля отпадъците.

Снимка: Fotolia/Сергей Нивенс

Периваскуларно пространство

През 2012 г. обаче екип, ръководен от професор д-р. Майкен Недергаард от университета в Рочестър в американския щат Ню Йорк. Изследователите публикуват своите открития относно системата за почистване на органите в списание „Science Translational Medicine“ (DOI: 10.1126/scitranslmed.3003748). Според невролозите кръвоносните съдове в мозъка са заобиколени от кухина, наречена персиваскуларно пространство, през което тече течност. Вътрешната стена на тази кухина е изградена от ендотелните клетки на кръвоносните съдове, външната стена е съставена от специални удължения на астроцити с формата на плоча, така наречените астроцитни крайни крака, които образуват гъста мрежа. Астроцитите с форма на звезда принадлежат към глиалните клетки и изпълняват редица важни задачи в мозъка.

Отдавна е известно, че тази кухина съществува около артериите и вените, пише Nedergaard в статия в списанието Scientific American (март 2016 г.). Но функция не може да му бъде възложена. Тя и нейният екип са разбрали за периваскуларното пространство, тъй като астроцитните крайни крака имат голям брой водни канали - с размерите на клетките в бъбреците. Ендотелните клетки на кръвоносните съдове ги нямат. Изследователите подозираха, че кухината служи като канал за цереброспинална течност, която се изпомпва през мозъка от кръвното налягане в артериите.

С помощта на багрило и специална техника на микроскоп, която позволява изобразяване на живи организми, изследователите успяха да наблюдават пътя на течността в мозъка на мишките: субарахноидното пространство, пространство между двете арахноидни мозъчни обвивки и пиа матер, става малка част на ликвора, задвижван от честотата на пулса в артериите, се изпомпва през периваскуларното пространство около артериите. Оттам течността може да премине през водните канали в крайните крака в астроцитите, да ги използва като канал и накрая да влезе в пространството между клетките, интерстициалното пространство. Там той улавя белтъчни остатъци, накрая попада в периваскуларното пространство около вените и напуска мозъка. Недергаард и нейният екип наричат ​​тази псевдолимфатична система глимфатичната система - комбинация от термините глия и лимфна система.

Обвити лимфни съдове

"width =" 200 "height =" 154 "/>

Почистващата система на мозъка работи най-ефективно по време на сън.

Част от течността в периваскуларното пространство вероятно тече през лимфните съдове на външната мозъчна обвивка твърда мозъчна обвивка, които се вливат в цервикалните лимфни възли. Едва през 2015 г. професор д-р. Джонатан Кипнис и колеги от Университета на Вирджиния откриха („Природа“, DOI: 10.1038/nature14432). В допълнение към течността, менингеалните лимфни съдове могат да транспортират и имунни клетки. Изследователите оценяват новооткритите лимфни съдове според глимфатичната система като втори етап на системата за изхвърляне на мозъка и предполагат, че нарушаването на тази система може да допринесе за патологията на неврологични заболявания като болестта на Алцхаймер, но също така и множествена склероза или болест на Паркинсон.

Недергаард вече беше подозирал, че нарушенията в системата за почистване могат да имат вредно въздействие върху мозъка. Това беше показано от експеримент с мишки, чиито водни канали са се провалили поради генетичен дефект. Тези животни отнемаха значително повече време, за да изхвърлят белязания β-амилоид, инжектиран в мозъка, отколкото здравите животни. По този начин нарушаването на системата за обезвреждане може да допринесе за развитието на болестта на Алцхаймер.

Почистване, докато спите

Сънят също може да играе роля в този контекст, тъй като сега е известно, че глимфатичната система работи най-добре по време на сън. Nedergaard дори подозира, че зачервяването на мозъка е една от причините гръбначните да спят. Известно е, че пациентите с Алцхаймер страдат от безсъние преди появата на първите симптоми. Нарушеният сън може да попречи на изхвърлянето на β-амилоида и по този начин да допринесе за патогенезата, казва Nedergaard.

Екипът на Кипнис също изследва ефектите от нарушаването на глифатичната система върху когнитивните функции. В момента изследователите съобщават в списание "Nature", че при моделни мишки, чиито менингеални лимфни съдове са повредени, изхвърлянето на отпадъчни материали от мозъка се забавя (DOI: 10.1038/s41586-018-0368-8). Животните също показват нарушени когнитивни функции: ученето и паметта са нарушени. По-нататъшни експерименти показват, че функцията на лимфните съдове на мъжете при животните е намаляла в напреднала възраст, а оттам и почистването на мозъка.

Този процес може да допринесе за когнитивния спад в напреднала възраст. Това може да бъде компенсирано чрез прилагане на лекарство: Когато изследователите са приложили хидрогел с растежен фактор VEGF-C (съдов ендотелен растежен фактор-C) върху черепа на животните, активната съставка разширява обема на менингеалните лимфни съдове, подобрява дренажа и в следователно когнитивните функции на животните.

Това е първият път, когато човек успява да увеличи производителността на паметта, като влияе върху лимфната система на мозъка, обясняват изследователите. Сега искате да разработите лекарство, което е насочено към функцията на лимфните съдове на мозъка. Това може да е полезно и за хора с висок риск от болестта на Алцхаймер. Патологията на Алцхаймер ще бъде трудно да се обърне, казва Кипнис в съобщение за пресата от Университета на Вирджиния. Но чрез възстановяване на лимфната система, човек би могъл да отложи появата на болестта досега, така че вече да не я изпитва. /

  • Към лекарствения преглед.