Глімфатична система очищення мозку PZ - Фармацевтична газета
Крістіна Хоманн-Джедді/Мозок має ефективну систему вимивання залишків білка та інших відходів: глімфатична система, яка була невідома ще кілька років тому, перекачує рідину через мозок і виводить її через лімфатичні судини мозкових оболонок. Порушення можуть сприяти розвитку неврологічних захворювань.
Хоча мозок важить лише близько 1,5 кг, він використовує близько 25 відсотків загальної енергії тіла. При такій високій швидкості обороту також утворюється велика кількість продуктів метаболізму та відходів білка. Ці потенційно токсичні речовини повинні бути ефективно видалені. Довгий час припускали, що мозок не має лімфатичної системи, як решта тіла, і що відпрацьовані матеріали повільно пасивно дифузують з тканини в кровоносні судини мозку. Передбачалося, що значна частина утворених білкових залишків розщеплюється в самих клітинах мозку.
"width =" 300 "height =" 250 "/>
У мозку існує система, яка ефективно вимиває відходи.
Фото: Fotolia/Сергій Нівенс
Периваскулярний простір
У 2012 році команда на чолі з професором доктором Майкен Недергаард з Університету Рочестера в американському штаті Нью-Йорк. Вчені опублікували свої висновки щодо системи очищення органів у спеціалізованому журналі Science Translational Medicine (DOI: 10.1126/scitranslmed.3003748). На думку неврологів, кровоносні судини головного мозку оточені порожниною, яка називається персиваскулярним простором, через який тече рідина. Внутрішня стінка цієї порожнини складається з ендотеліальних клітин кровоносних судин, тоді як зовнішня стінка складається зі спеціальних пластинчастих продовжень астроцитів, так званих кінцевих стоп астроцитів, які утворюють щільну мережу. Астроцити у формі зірки належать до гліальних клітин і виконують ряд важливих завдань у мозку.
Давно відомо, що ця порожнина існує навколо артерій і вен, пише Недергаард у статті в журналі Scientific American (березень 2016 р.). Але функцію йому не можна було призначити. Їй та її команді стало відомо про периваскулярний простір, оскільки кінцеві ступні астроцитів мають велику кількість водних каналів - розмір клітин нирки. Ендотеліальні клітини судин їх не мають. Дослідники підозрювали, що порожнина служить каналом для ліквору, який через мозок перекачується кров'яним тиском в артеріях.
За допомогою барвника та спеціальної техніки мікроскопу, яка дозволяє візуалізувати живі організми, дослідники змогли спостерігати шлях рідини в мозку мишей: субарахноїдальний простір, простір між двома мозковими оболонками павутинної та піа-матер, стає малою ліквору, зумовлений частотою пульсу в артеріях, прокачується через периваскулярний простір навколо артерій. Звідти рідина може проходити через водні канали в кінцевих стопах в астроцити, використовувати їх як трубопровід і, нарешті, потрапляти у простір між клітинами, проміжний простір. Там він забирає залишки білка, нарешті потрапляє в навколосудинний простір навколо вен і залишає мозок. Недергаард та її команда назвали цю псевдолімфатичну систему глімфатичною системою - поєднанням термінів глія та лімфатична система.
Оболонки мозку лімфатичні судини
"width =" 200 "height =" 154 "/>
Система очищення мозку працює найефективніше під час сну.
Частина ліквору в периваскулярному просторі, імовірно, протікає через лімфатичні судини зовнішньої мозкової оболонки твердої мозкової оболонки, які впадають у шийні лімфатичні вузли. Лише в 2015 році професор доктор Джонатан Кіпніс та його колеги з Університету Вірджинії виявили ("Природа", DOI: 10.1038/nature14432). На додаток до рідини, мозкові лімфатичні судини також можуть транспортувати імунні клітини. Дослідники оцінили нещодавно виявлені лімфатичні судини відповідно до глімфатичної системи як другу стадію системи утилізації мозку і припустили, що порушення цієї системи може сприяти патології неврологічних захворювань, таких як хвороба Альцгеймера, а також розсіяний склероз або хвороба Паркінсона.
Недергаард уже підозрював, що порушення в системі очищення можуть мати шкідливий вплив на мозок. На це вказував експеримент з мишами, у яких водні канали вийшли з ладу через генетичний дефект. Цим тваринам було потрібно значно більше часу, щоб викинути мічений β-амілоїд, що вводиться в мозок, ніж здоровим тваринам. Порушення системи утилізації може, таким чином, сприяти розвитку хвороби Альцгеймера.
Очищення під час сну
Сон також може зіграти свою роль у цьому контексті, оскільки зараз відомо, що глімфатична система найкраще працює під час сну. Недергаард навіть підозрює, що промивання мозку є однією з причин сну хребетних. Відомо, що більшість хворих на Альцгеймера страждають безсонням ще до появи перших симптомів. Порушений сон може перешкоджати утилізації β-амілоїду і, таким чином, сприяти патогенезу, говорить Недергаард.
Команда Кіпніса також досліджувала наслідки порушення роботи гліфатичної системи на когнітивні функції. В даний час дослідники повідомляють в журналі "Nature", що у модельних мишей, у яких пошкоджені мозкові лімфатичні судини, утилізація відходів з мозку сповільнюється (DOI: 10.1038/s41586-018-0368-8). Тварини також виявляють порушення когнітивних функцій: порушується навчання і пам’ять. Подальші експерименти показали, що функція лимфатичних судин у тварин у старшому віці знизилася, а отже, і очищення мозку.
Цей процес може сприяти зниженню когнітивних здібностей у літньому віці. Це можна було компенсувати введенням препарату: Коли дослідники застосували до черепа тварин гідрогель з фактором росту VEGF-C (судинний ендотеліальний фактор росту-C), активний інгредієнт розширив об’єм оболонок лімфатичних судин, покращив дренаж і отже, когнітивні функції тварин.
Дослідники пояснюють, що вперше ефективність пам’яті підвищується за рахунок впливу на лімфатичну систему мозку. Тепер ви хочете розробити препарат, орієнтований на лімфатичну функцію мозку. Це, можливо, також може бути корисним для людей з високим ризиком хвороби Альцгеймера. Патологію Альцгеймера буде важко змінити, зазначає Кіпніс у прес-релізі Університету Вірджинії. Але, відремонтувавши лімфатичну систему, можна, можливо, відкласти початок захворювання настільки, що він більше не зазнає цього. /
- До огляду медицини.