Kako se mozak čisti?
Moždane ćelije – glijalne ćelije, koje okružuju i podržavaju neurone – smanjuju se tokom spavanja. To dovodi do povećanja međućelijskog prostora u moždanom tkivu, što zauzvrat povećava protok tečnosti koja uklanja toksine iz mozga.
Doktor bioloških nauka, Oksana Valerijevna Semjačkina-Gluškovskaja, šefica Katedre za fiziologiju ljudi i životinja na Saratovskom državnom univerzitetu N.G. Černiševskog se bavila ovim pitanjem.
Mozak – predmet proučavanja složen kao i sam univerzum.
Naučnici proučavaju ljudski mozak stotinama godina. I čini se da su svi njegovi vidljivi strukturni elementi odavno identifikovani i opisani. Zato neurofiziolozi sada proučavaju mozak. Moderna tehnologija im omogućava da implantiraju sićušni senzor u mozak i posmatraju aktivnost jednog neurona. Složićete se, čak zvuči neverovatno fantastično.
Glijalne ćelije
Posekotina od papira ili ugriz psa se oseća kroz kožu, gde ćelije reaguju na mehanički udar i šalju električni signal u mozak. Ranije se verovalo da ovaj signal potiče iz nervnih završetaka koji se nalaze u koži.
Međutim, naučnici su došli do iznenađujućeg zaključka da neke od ćelija odgovornih za percepciju ove vrste bola uopšte nisu neuroni, već glijalne ćelije, koje, isprepletene sa nervnim završecima, formiraju mrežu u spoljašnjim slojevima kože.
Glimfatični sistem
Glimfatički sistem je anatomski put za drenažu cerebrospinalne tečnosti u regionalne limfne čvorove. Sistem je opisala grupa istraživača sa Medicinskog centra Univerziteta u Ročesteru, koju je predvodio danski istraživač Majken Nedergard, u eksperimentu na miševima 2012. godine.
Glimfatični sistem predstavlja sistem za čišćenje mozga i kičmene moždine. Poput limfnog sistema, glimfatični sistem ukljanja svu otpad iz intersticijske tečnosti.
Postavlja se pitanje: zašto ih niko ranije nije primetio? Prvo, zato što su providni i veoma tanki. Drugo, tromi su. Kada je osoba budna, neaktivni su, podsećaju na slepljene zidove plastične kese. Međutim, noću oživljavaju i počinju da rade.
Naravno, ovo zapanjujuće otkriće nije došlo niotkuda. Naučnici se dugo pitaju zašto ljudsko telo ima limfni sistem, a mozak nema. Limfni sistem igra ključnu ulogu u našem telu. On pruža puteve do ćelija imunog sistema, koje žurno kreću po celom telu u potrazi za uljezima i štetočinama koje treba uništiti.
Glimfatički sistem uklanja toksine i metabolite koje proizvode ćelije tokom svojih vitalnih funkcija. Funkcioniše kao drenaža, uklanjajući višak vode iz međućelijskog prostora i sprečavajući stvaranje edema.
Limfni sudovi su jasno vidljivi u ljudskom telu. Ali oni su odsutni u mozgu, bez obzira koliko pažljivo gledate. Na kraju krajeva, mozak takođe mora da uklanja toksine i otpadne proizvode.
Ideju da limfni sistem mora postojati u mozgu prvi je osmislio mladi italijanski anatom Paolo Maskanji pre više od 200 godina. Pretpostavio je da, pošto ne može da vidi sudove, oni mogu biti nevidljivi. Da bi ih učinio vidljivim, ubrizgao je živu u mozak zajedno sa cerebrospinalnom tečnošću. Zaista, živa je ispunila nevidljive kanale i otkrila ih.
Istina, eksperiment je bio uspešan sa samo sedam leševa od stotinu. Dalji pokušaji drugih anatoma da repliciraju Maskanjijeve eksperimente bili su potpuno neuspešni. Stoga je Maskanjijeva hipoteza dočekana sa velikim skepticizmom, ili, tačnije, kao potpuna besmislica. Tek 200 godina kasnije fiziolozi su joj se vratili.
Prvo, američki istraživači su koristili posebnu tehniku bojenja da bi pronašli limfne sudove u mozgu pacova. Zatim su finske kolege uzgajale transgene miševe sa fluorescentnom limfom i takođe su primetile da svetleća tečnost teče kroz nevidljive kanale u mozgu, čineći ih vidljivim.
Tako su istraživači dokazali da sisari imaju limfne sudove u mozgu. Međutim, nisu mogli da ih pronađu kod ljudi. Istraživači su imali samo mozgove nakon smrti. Ali koliko god da su pokušavali da oboje zidove krvnih sudova, ništa nije uspelo.
Saratovski fiziolozi (Ruska Federacija) su otkrili ova nevidljive sudove u ljudskom mozgu. Ispostavilo se da se zidovi limfnih sudova mogu obojiti tek u roku od sat vremena od moždane smrti. Nakon toga, to je nemoguće, jer se proteini u zidovima veoma brzo razgrađuju. Oni se, takoreći, bukvalno rastvaraju. Iz tog razloga, niko ih nije mogao videti.
Tada su istraživači naučili da ispituju funkcije limfne drenaže živog mozga koristeći optičku koherentnu tomografiju.
Beta-amiloidi i alfa-sinukleini
Široko rasprostranjena hipoteza bila je da se mozak čisti limfom, i to se dešava noću. Štaviše, noću mozak eliminiše te strašno toksične proteine — beta-amiloide i alfa-sinukleine — čiji višak u mozgu dovodi do gubitka pamćenja i tremora ruku, a na kraju do Alchajmerove i Parkinsonove bolesti.
Sinukleini su porodica proteina koji se nalaze u nervnom tkivu i nekim vrstama tumora. Kod ljudi su poznata tri proteina: alfa-sinuklein, beta-sinuklein i gama-sinuklein. Sinoretin je nedavno dodat u porodicu. Interesovanje za ove proteine pokrenulo je otkriće mutacije u genu alfa-sinukleina kod nekoliko porodica sa autozomno dominantnim oblikom Parkinsonove bolesti. Sinukleini su do sada identifikovani samo kod kičmenjaka.
Alfa-sinuklein se može izolovati u čistom obliku iz citosola (vodeni deo citoplazme). Konkretno, pokazano je da u vodenom rastvoru α-sinuklein ima proširenu strukturu koja se sastoji od različitih heliksa kojima nedostaje hidrofobno jezgro. Njegova struktura je slična strukturi proteina koji vezuju tubulin/aktin, što može biti važno za interakcije protein-protein.
Beta-amiloid je supstanca koja se nalazi u ljudskoj cerebrospinalnoj tečnosti. Smanjeni nivoi ove supstance dovode do razvoja demencije i Alchajmerove bolesti.
Amiloidoze ili amiloidne bolesti
Amiloidoze ili amiloidne bolesti, nastaju zbog abnormalnosti u prostornoj strukturi proteina, što dovodi do formiranja fibrilarnih agregata nazvanih amiloidi. Istraživanja su pokazala da je amiloidoza nasledna, tako da je histološko testiranje i određivanje amiloida neophodno za one čiji članovi porodice imaju pacijente sa ovom patologijom.
Beta-amiloid se taloži između neurona i ima toksični efekat. Drugi patološki mehanizam kod Alchajmerove bolesti je formiranje tau proteina, proteina čiji se vlakna počinju zgrušavati, formirajući neurofibrilarne spletove unutar nervnih ćelija. Štaviše, metabolizam kalcijuma je poremećen, bolest može biti pogoršana vaskularnom patologijom mozga, a uključen je i dijabetes melitus. Iz tog razloga, Alchajmerova bolest se ponekad naziva dijabetes melitusom tipa III.
Godine 2019, sprovedena je studija na studentima dobrovoljcima. Ostajali su budni 24 sata, a zatim su im mozgovi ispitani pomoću pozitronske emisione tomografije. Nivoi ovih štetnih proteina povećani su za 5%.
Sada znamo da što bolje i dublje spavamo, to se naš mozak brže i efikasnije čisti. Koristeći posebnu tehniku, istraživači iz Saratova su u realnom vremenu posmatrali kako se „tuš“ bukvalno uključuje u mozgu nekoga u dubokom snu. Protok vode kroz limfu do mozga naglo se povećava, ispirajući sve nepotrebne materije.
Međutim, grupa Oksane Valerijevne Semjačkine-Gluškovske nije samo otkrila limfne sudove u ljudskom mozgu i ispitala kako funkcioniše „tuš“ za čišćenje.
Ispostavilo se da se limfni tok u mozgu može aktivirati pomoću infracrvenog zračenja. Ono povećava protok vode u mozak i tonizira limfne sudove. Oni postaju aktivniji i uklanjaju otpad iz mozga. Ovo prvenstveno utiče na krv nastalu kao rezultat, na primer, traumatskih povreda mozga.
Ovo je takođe veoma važno za prevremeno rođene bebe. Skoro polovina njih doživljava cerebralna krvarenja tokom porođaja iz različitih razloga – traume pri rođenju, stresa itd. Nema kliničkih znakova, ali posledice se mogu manifestovati kasnije, kako se dete razvija, u obliku kognitivnih problema. Stoga je preporučljivo što pre početi sa uklanjanjem krvi koja je iscurila iz sudova iz mozga, jer je veoma agresivna prema moždanom tkivu.
Saratovski fiziolozi su napravili posebnu kapicu za prevremeno rođene bebe. Bežična je. Dva senzora se nalaze na unutrašnjoj strani kapice, što im omogućava snimanje elektroencefalograma (EEG). Ovo je neophodno da bi se utvrdilo kada je beba utonula u dubok san. Zatim se pali crveno svetlo, takođe pričvršćeno na unutrašnjoj strani kapice.
Rizici su minimalni – nema lekova, nema injekcija, samo jednostavna kapica. Klinička ispitivanja ovog uređaja za prevremeno rođene bebe su u toku. I ako sve bude išlo po najboljem scenariju, takva kapica će biti uvedena u medicinsku praksu.
