Układ glimfatyczny - nowo odkryty system oczyszczania mózgu

Naukowcy z Centrum Medycznego University of Rochester odkryli system, który w szybkim tempie odprowadza z mózgu zbędne substancje, w tym odpowiedzialny za rozwój choroby Alzheimera beta-amyloid. Wydaje się, że spełnia on w mózgu te same funkcje, co układ limfatyczny w innych częściach ciała. Amerykanie zaobserwowali, że układ "rurek" otacza naczynia krwionośne mózgu.

Pozbywanie się odpadów to kluczowa sprawa dla wszystkich narządów. Długo zastanawiano się, jak dzieje się to w przypadku mózgu. Nasze badanie pokazuje, że mózg oczyszcza się w bardziej zorganizowany sposób i na większą skalę niż dotąd sądzono - podkreśla dr Maiken Nedergaard. Akademicy mają nadzieję, że uzyskane wyniki pozwolą lepiej zrozumieć, a w przyszłości leczyć np. udary, a także choroby Alzheimera czy Parkinsona.

Nowy układ nazwano glimfatycznym, ponieważ działa w dużej mierze jak układ limfatyczny, ale jest zarządzany przez komórki gleju. Dyfundujący płyn mózgowo-rdzeniowy (CSF) odpowiada za oczyszczanie tkanki mózgu i transport składników odżywczych. Okazuje się, że system glimfatyczny dużo skuteczniej doprowadza CSF do wszystkich zakątków mózgu dzięki przepływowi masowemu, zwanemu też przepływem konwekcyjnym (ang. bulk flow).

To tak, jakby mózg dysponował dwoma holownikami odpadów - wolnym, o którego istnieniu wiedzieliśmy i szybkim, z którym dopiero się spotkaliśmy - opowiada Nedergaard. O ile wcześniej znany system działa na zasadzie przesączania, o tyle drugi wymaga ciśnienia, przepychającego każdego dnia duże objętości płynu mózgowo-rdzeniowego (można to porównać do myjki ciśnieniowej).

Zespół zauważył, że komórki glejowe zwane astrocytami wykorzystują płytki końcowe, aby utworzyć na zewnątrz tętnic i żył sieć rurek. Jak twierdzą Amerykanie, można to porównać do koron drzew, które nad drogą tworzą coś w rodzaju tunelu.

W płytkach końcowych znajdują się akwaporyny - integralne białka błonowe tworzące kanały, przez które CSF przemieszcza się w mózgu. Naukowcy odkryli, że płyn mózgowo-rdzeniowy jest wpompowywany do mózgu przez kanały otaczające tętnice, później obmywa tkanki, a na końcu jest zbierany przez kanały wokół żył i usuwany z mózgu.

Jakim cudem akademicy mogli do tej pory nie zauważyć istnienia takiego systemu? Autorzy raportu z Science Translational Medicine tłumaczą, że działa on wyłącznie w żywym, nietkniętym mózgu, a badania prowadzono często nie tylko na martwych zwierzętach, ale wręcz na wycinkach ich mózgów. Ekipa z University of Rochester posłużyła się mikroskopią dwufotonową. Do CSF myszy wprowadzono fluorescencyjne i promieniotwórcze znaczniki.

Choć 20-30 lat temu kilku naukowców dywagowało, że przepływ płynu mózgowo-rdzeniowego przez mózg jest intensywniejszy, niż się wydaje, nie dało się tego udowodnić, bo brakowało technologii wizualizowania systemu u żywych zwierząt. To system hydrauliczny. Gdy się go otworzy, połączenia zostają zniszczone i nie da się ich badać. Mamy szczęście, że dysponujemy metodą studiowania nietkniętego układu [...].

Dr Jeffrey Iliff z laboratorium Nedergaard odkrył, że ponad połowa beta-amyloidu usuwanego z mózgu myszy w normalnych warunkach znika właśnie za pośrednictwem układu glimfatycznego.

Jeśli układ glimfatyczny przestaje spełniać swoje funkcje (czy to w wyniku normalnego starzenia, czy w wyniku urazu) odpady mogą się zacząć akumulować w tkance. Niewykluczone, że tak się właśnie dzieje w przypadku blaszek amyloidowych w chorobie Alzheimera. Być może zwiększenie aktywności układu glimfatycznego pozwoliłoby ograniczyć wzrost złogów, a nawet oczyścić mózg z już istniejących - podsumowuje Iliff.

układ glimfatyczny mózg płyn mózgowo-rdzeniowy oczyszczanie zbędne substancje układ limfatyczny astrocyty płytki końcowe akwaporyny Maiken Nedergaard Jeffrey Iliff