Изследователите описват неизвестна досега система за изхвърляне в мозъка на NZZ
Почистваща струя течност тече в мозъка от артериите към вените. Неизправността на тази система може да играе роля при заболявания като болестта на Алцхаймер.
Дренажната система. (Изображение: NZZ Infographic)
Често забелязвате колко важно е събирането на боклука, когато боклукчетата стачкуват и купчини боклук се трупат по уличните ъгли. По някакъв начин човешкото тяло прилича на голям град: трябва да се внасят хранителни вещества и да се изхвърлят боклуците. Мозъкът е особено активен в преобразуването на вещества и реагира много чувствително на смущения в доставката или отстраняването на молекулите. Още по-удивително е, че дълго време хората имаха само неясни идеи за това как се отървава от отпадъчните си материали.
Почистваща струя течност тече в мозъка от артериите към вените. Неизправност в тази система може да играе роля при заболявания като болестта на Алцхаймер.
Дренажната система. (Изображение: NZZ Infographic)
Често забелязвате колко важно е събирането на боклука, когато боклукчетата стачкуват и купчини отпадъци се трупат по ъглите на улиците. По някакъв начин човешкото тяло прилича на голям град: трябва да се внасят хранителни вещества и да се изхвърлят боклуците. Мозъкът е особено активен в преобразуването на вещества и реагира много чувствително на смущения в доставката или отстраняването на молекулите. Още по-учудващо е, че дълго време хората имаха само неясни идеи за това как се отървава от отпадъчните си материали.
Бързо зачервяване
Благодарение на наблюденията върху мозъка на живата мишка, Джеф Илиф от университета в Рочестър в щата Ню Йорк и колегите му сега откриха неизвестна и очевидно много ефективна система за почистване.1 Това стана възможно чрез сравнително нов метод за изследване, 2-фотонна микроскопия. Това дава възможност за задълбочен поглед върху структурите и процесите на живите органи. Следователно изследователите са могли да наблюдават така наречените астроцити в действие в мозъка. Тези мозъчни клетки, снабдени с дълги, звездовидни придатъци, принадлежат към групата на глиалните клетки и почти без пропуски обграждат кръвоносните съдове на мозъка.
Пространството, което се създава около кръвоносните съдове, е запълнено с ликвор. Отдавна е известно, че тази течност играе важна роля за почистване на мозъчната тъкан. Досега обаче се предполагаше, че това се случва чрез бавно, доста дифузно протичане на течността през тъканта, без да има анатомична структура, която да насърчава този процес.
Според американските изследователи обаче, тръбната система от астроцити активно осигурява бързо, прочистващо изплакване. Когато изследователите поставят светещо багрило в мозъчната течност на мишките, те успяват да наблюдават как течността първоначално се разпространява по богатите на кислород кръвоносни съдове (артерии) и няколко минути по-късно в околната мозъчна тъкан. Около час по-късно цветната мозъчна вода се появи в кухините, образувани от астроцитите около бедни на кислород кръвоносни съдове (вени) (виж графиката). Оттук течността и всичките й разтворими отпадъчни вещества, пренасяни по пътя през тъканта, се поглъщат от други кръвоносни съдове и се изхвърлят.
Този поток от прочистваща течност, който винаги мигрира от артериите към вените, се получава, защото повърхността на дългите астроцитни процеси е плътно покрита с водни канали, така наречените аквапорини. Милиарди водни молекули в секунда могат да изтичат в и извън клетката през тези канали. Защо течността тече в една посока, все още не е напълно изяснено, казва Илиф при поискване. Той подозира обаче, че това се дължи поне частично на осезаема пулсация на сърдечния ритъм в артериите. Всеки удар на пулса премества цереброспиналната течност малко по-далеч от артериите.
Създава се почистваща смукателна система
Втора причина за насочения поток за почистване може да бъде неравномерното разпределение на аквапорините в астроцитните процеси. Както установиха учените, има повече водни канали в астроцитите около вените, отколкото в тези, които са тръбовидни на артериите. Това означава, че повече може да изтече от едната страна, отколкото да влезе от другата. Както при изтичането в кухненската мивка, се създава засмукване, което изтегля почистващата вода по посока на вените, които трябва да се изхвърлят.
При мишки, чиито астроцити нямат водни канали поради генното инженерство, почистващият ток спира. Отпадъчните материали са много по-трудни за отстраняване от тези животни. Както показват експериментите, около половината от амилоидните бета молекули (Ар), които се образуват трайно във всеки мозък, след това остават. Aβ пептидите трябва да се отстраняват непрекъснато, за да не се образуват от тях вредните протеинови бучки, типични за болестта на Алцхаймер.
В напреднала възраст, но също и в резултат на заболявания, функцията на астроцитите може да се умори, казва Инго Бехман, невроанатомист от Лайпцигския университет. Американските изследователи се надяват, че ако новооткритият процес на почистване може да бъде задействан с лекарства, амилоидните отлагания могат да се забавят или да се отмият вече образувалите се бучки. Бехман смята, че тази надежда е оправдана, дори ако откритието е направено върху мозъка на мишката. Работата е изключително важна и поставя доста баналния въпрос за това как мозъкът се отървава от боклука си във фокуса на изследванията върху болестта на Алцхаймер.
¹ Science Translational Medicine, онлайн публикация 15 август 2012 г.