Študija miši razkriva, kako možgani med spanjem odnašajo smeti
Nova študija o miših daje nov pomen staremu pregovoru, da dober spanec očisti um.
Raziskovalci Medicinskega centra Univerze v Rochesterju so ugotovili, da je nedavno odkriti sistem, ki odplakne odpadke iz možganov, dejaven predvsem med spanjem.
"Ta študija kaže, da imajo možgani različna funkcionalna stanja, ko spijo in ko so budni," je dejala dr. Maiken Nedergaard, sopredsednica Centra za translacijsko nevromedicino Medicinskega centra Univerze v Rochesterju in vodilna avtorica študije.
"Dejansko je obnovitvena narava spanja rezultat aktivnega odstranjevanja stranskih produktov živčne aktivnosti, ki se kopičijo med budnostjo."
Študija, objavljena v reviji Znanost, razkriva, da je edinstvena metoda odstranjevanja odpadkov v možganih - znana kot glimfatični sistem - med spanjem zelo aktivna in odstranjuje toksine, ki so odgovorni za Alzheimerjevo bolezen in druge nevrološke motnje.
Raziskovalci so tudi ugotovili, da se med spanjem možganske celice zmanjšajo, kar omogoča učinkovitejše odstranjevanje odpadkov.
Nove ugotovitve so rezultat lanskega odkritja Nedergaard in njenih sodelavcev prej neznanega sistema odstranjevanja odpadkov, ki je edinstven za možgane.
Sistem, odgovoren za odlaganje celičnih odpadkov v preostali del telesa, limfni sistem, se ne razteza na možgane, je opozoril raziskovalec. To je zato, ker možgani ohranjajo lasten zaprt "ekosistem" in so zaščiteni s kompleksnim sistemom molekularnih prehodov - znanih kot krvno-možganska pregrada -, ki nadzorujejo, kaj vstopa in izstopa v možgane.
Z uporabo novih slikovnih tehnologij, in sicer dvofoto mikroskopije, so znanstveniki pri miših, katerih možgani so izredno podobni človeškim, lahko opazili, kaj predstavlja vodovodni sistem. Cerebralno hrbtenjačno tekočino črpa skozi možgansko tkivo in odplakne odpadke nazaj v krvožilni sistem, kjer sčasoma pride do splošnega krvnega obtoka in navsezadnje do jeter.
Bistvenega pomena je pravočasno odstranjevanje odpadkov iz možganov, kjer lahko nenadzorovano kopičenje strupenih beljakovin, kot je amiloid beta, privede do Alzheimerjeve bolezni, pojasnjujejo raziskovalci. Pravzaprav je skoraj vsaka nevrodegenerativna bolezen povezana s kopičenjem celičnih odpadkov, dodajajo raziskovalci.
Eden od namigov, da je lahko gimfatski sistem med spanjem bolj aktiven, je dejstvo, da se količina energije, ki jo porabijo možgani, med spanjem ne zmanjša drastično, pojasnjujejo raziskovalci. Ker črpanje CSF zahteva veliko energije, so raziskovalci domnevali, da postopek čiščenja morda ni združljiv s funkcijami, ki jih morajo možgani opravljati, ko smo budni in aktivno obdelujemo informacije.
Z vrsto poskusov na miših so raziskovalci ugotovili, da je bil glifatični sistem med spanjem skoraj 10-krat bolj aktiven - in da so speči možgani odstranili bistveno več amiloid-beta.
"Možgani imajo na voljo le omejeno energijo in zdi se, da morajo izbirati med dvema različnima funkcionalnima stanjem - budni in zavedni ali zaspani in čistilni," je dejal Nedergaard.
»Lahko si misliš, da imaš hišno zabavo. Lahko zabavate goste ali pospravite hišo, ne morete pa hkrati obojega. «
Druga ugotovitev, ki je raziskovalce presenetila, je bila, da se celice v možganih med spanjem "skrčijo" za 60 odstotkov. To krčenje ustvarja več prostora med celicami in omogoča CSF, da se svobodneje spere skozi možgansko tkivo.
Raziskovalci so povedali tudi, da je hormon, imenovan noradrenalin, manj aktiven v spanju. Znano je, da se ta nevrotransmiter sprošča v eksplozijah, ko morajo možgani postati budni, običajno kot odgovor na strah ali druge zunanje dražljaje.
Raziskovalci domnevajo, da lahko noradrenalin služi kot "glavni regulator", ki nadzoruje krčenje in širjenje možganskih celic med cikli spanja in budnosti.
"Te ugotovitve imajo pomembne posledice za zdravljenje bolezni" umazanih možganov ", kot je Alzheimerjeva bolezen," je dejal Nedergaard.
"Razumevanje, kako in kdaj možgani aktivirajo glimfatični sistem in odstranijo odpadke, je ključni prvi korak v prizadevanjih za potencialno modulacijo tega sistema in njegovo učinkovitejše delovanje."
Vir: Medicinski center Univerze v Rochesterju
