Cum creierul tău scoate gunoiul?
În acest Spotlight, introducem sistemul glifatic: sistemul dedicat de eliminare a deșeurilor din creier. Acum implicați în diferite condiții, este timpul să ne cunoaștem.
Mulți dintre noi suntem relativ familiarizați cu sistemul limfatic; îndeplinește o serie de roluri, dintre care unul este eliminarea deșeurilor metabolice din golurile dintre celule, denumit spațiul interstițial.
Cu toate acestea, sistemul nervos central (SNC), care cuprinde creierul și măduva spinării, nu are vase limfatice adevărate.
Deoarece SNC este foarte activ, deșeurile metabolice se pot acumula rapid.
SNC este, de asemenea, foarte sensibil la fluctuațiile din mediul său, așa că organismul trebuie să îndepărteze cumva gunoiul celular și acolo intervine sistemul glifatic.
Înainte de descoperirea acestui sistem de eliminare a gunoiului bazat pe creier, oamenii de știință credeau că fiecare celulă individuală se descurcă cu propriile sale detritusuri metabolice.
Dacă sistemul celular ar fi supraîncărcat sau încetinit pe măsură ce îmbătrânim, gunoaiele metabolice se vor acumula între celule. Acest gunoi include produse precum beta-amiloidul - proteina asociată cu boala Alzheimer.
Astroglia
Termenul „glifatic” a fost inventat de Maiken Nedergaard, un neurolog din Danemarca care a descoperit sistemul. Numele este o referință la celulele gliale, care sunt vitale pentru acest sistem de eliminare a deșeurilor.
Celulele gliale au o acoperire relativ mică, în comparație cu neuronii, în ciuda faptului că sunt la fel de numeroase în creier. Au fost mult timp considerate puțin mai mult decât celule de susținere umile, dar acum sunt ținute în considerare mai înaltă.
Glia protejează, hrănește și izolează neuronii. Ei joacă, de asemenea, un rol în sistemul imunitar și, așa cum știm acum, în sistemul glimfatic.
În special, un tip de celulă glială cunoscut sub numele de astroglia este important. Receptorii, numiți canale acvaporină-4, de pe aceste celule permit lichidului cefalorahidian (CSF) să se deplaseze în SNC, stabilind un curent care scoate fluidul prin sistem.
LCR este un fluid limpede care înconjoară SNC, oferindu-i, printre altele, protecție mecanică și imunologică.
Sistemul glimfatic, care se desfășoară paralel cu arterele, valorifică și pulsul sângelui în circulație pentru a ajuta la menținerea lucrurilor în mișcare.
Pe măsură ce vasele de sânge se extind ritmic, ele conduc schimbul de compuși între spațiul interstițial și LCR.
Sistemul glimfatic se conectează cu sistemul limfatic al restului corpului la dura, o membrană groasă de țesut conjunctiv care acoperă SNC.
Importanța somnului
În urma descoperirii lui Nedergaard, ea a realizat o serie de experimente pe șoareci pentru a dezvolta o mai bună înțelegere a modului în care a funcționat acest sistem și a momentului în care a fost cel mai activ. În special, echipa s-a concentrat pe somn și Alzheimer.
Nedergaard și echipa ei au descoperit că sistemul glimfatic era cel mai ocupat pe măsură ce animalele dormeau. Au arătat că volumul spațiului interstițial a crescut cu 60% în timp ce șoarecii dormeau.
Această creștere a volumului a stimulat, de asemenea, schimbul de LCR și lichid interstițial, accelerând eliminarea amiloidului. Au concluzionat că:
„Funcția de restaurare a somnului poate fi o consecință a îndepărtării sporite a deșeurilor potențial neurotoxice care se acumulează în stare de veghe [SNC].”
Această lucrare timpurie a inspirat un val de noi studii, dintre care cel mai recent a fost publicat luna aceasta. Cercetătorii au analizat impactul tensiunii arteriale crescute asupra funcției sistemului glifatic.
În timp, hipertensiunea arterială determină pierderea elasticității vaselor de sânge, devenind din ce în ce mai rigide. Deoarece pulsarea regulată a pereților arteriali conduce sistemul glimfatic, această rigidizare îi împiedică funcția.
Folosind un model de hipertensiune la șoarece, oamenii de știință au demonstrat că rigidizarea arterelor induse de tensiune arterială ridicată a interferat cu modul în care a funcționat sistemul de eliminare a gunoiului; l-a împiedicat să scape eficient de moleculele mari din creier, cum ar fi beta-amiloidul.
Această constatare ar putea explica de ce oamenii de știință au găsit legături între tensiunea arterială crescută și declinul cognitiv și demența.
Boala Parkinson
Boala Parkinson este o altă afecțiune caracterizată prin acumularea de proteine în creier. În acest caz, proteina este alfa-sinucleina.
Acest lucru i-a determinat pe unii cercetători să se întrebe dacă sistemul glifatic ar putea fi implicat și aici.
În boala Parkinson, există perturbări ale căilor de dopamină ale creierului. Aceste căi joacă un rol important în ciclurile de somn-veghe și în ritmurile circadiene; prin urmare, persoanele cu Parkinson suferă deseori tulburări de somn.
O recenzie publicată în Neuroștiințe și recenzii bio-comportamentale propune că modele de somn perturbate ar putea împiedica îndepărtarea glifatică a resturilor, inclusiv a alfa-sinucleinei, ajutându-l să se acumuleze în creier.
Traumatism cerebral
Encefalopatia traumatică cronică rezultă din lovituri repetate la cap; a fost numit sindromul „pumn-bețiv”, deoarece apare la boxeri.
Simptomele pot include pierderea memoriei, modificări ale dispoziției, confuzie și declin cognitiv.
Unii cercetători consideră că întreruperile sistemului glifatic cauzate de traumatisme cerebrale pot crește riscul de a dezvolta encefalopatie traumatică cronică.
Autorii recenziei scriu că, în urma unei leziuni cerebrale traumatice, „Dificultățile cu apariția somnului și întreținerea sunt printre cele mai frecvent raportate simptome”.
După cum am văzut, acest lucru interferează cu eliminarea glifatică a proteinelor din spațiul interstițial în timpul somnului.
În același timp, aceste tipuri de leziuni pot provoca mutarea canalelor de acvaporină-4 - acei receptori importanți pe astroglia care sunt vitali pentru clearance-ul glifatic - într-o poziție care împiedică îndepărtarea proteinelor nedorite din spațiul interstițial.
Autorii cred că întreruperea acestui sistem ar putea „furniza o verigă în lanțul explicativ care leagă repetitiv [leziuni cerebrale traumatice] de neurodegenerare ulterioară”.
Diabet
Dincolo de un posibil rol în afecțiunile neurologice, unii cercetători au investigat modul în care perturbările sistemului glimfatic pot fi implicate în simptomele cognitive ale diabetului.
Oamenii de știință au arătat că diabetul poate avea impact asupra unei game de funcții cognitive, atât la începutul evoluției bolii, cât și mai jos.
Unii cercetători se întreabă dacă sistemul glifatic ar putea fi implicat și aici. Un studiu efectuat la șoareci a folosit scanări RMN pentru a vizualiza mișcarea LCR în hipocampus, o parte a creierului implicată în formarea de noi amintiri, printre alte sarcini.
Oamenii de știință au descoperit că la șoarecii cu diabet de tip 2, eliminarea LCR a fost „încetinită cu un factor de trei”. Ei au găsit, de asemenea, o corelație între deficiențele cognitive și afectarea sistemului glifatic - dacă gunoiul nu a fost eliminat, abilitățile de gândire au fost împiedicate.
Îmbătrânire
Pe măsură ce îmbătrânim, un anumit nivel de declin cognitiv este aproape inevitabil. Există o gamă largă de factori implicați, iar unii oameni de știință cred că sistemul glimfatic ar putea juca un rol.
Un studiu publicat în 2014 a investigat eficiența sistemelor glifatice ale șoarecilor pe măsură ce îmbătrâneau; autorii au constatat o „scădere dramatică a eficienței”.
Într-o revizuire a sistemului glimfatic și a rolului său în boli și îmbătrânire, autorii scriu că activitatea redusă în sistem pe măsură ce îmbătrânim ar putea „contribui la acumularea de proteine greșite și hiperfosforilate”, crescând riscul bolilor neurodegenerative și, probabil, exacerbând disfuncția cognitivă.
Știm încă relativ puțin despre sistemul glimfatic. Cu toate acestea, deoarece ne curăță cel mai sensibil și complex organ, este probabil să ne influențeze într-o oarecare măsură sănătatea generală.
Este posibil ca sistemul glimfatic să nu conțină răspunsuri la toate întrebările noastre despre bolile neurodegenerative și nu numai, dar ar putea deține cheia unor noi perspective interesante.
