Hvordan tar hjernen din ut søpla?
I dette søkelyset introduserer vi det glymfatiske systemet: hjernens dedikerte avfallsrensingssystem. Nå involvert i forskjellige forhold, er det på høy tid at vi blir kjent.
Mange av oss er relativt kjent med lymfesystemet; den utfører en rekke roller, hvorav den ene er å fjerne metabolsk avfall fra hullene mellom cellene, referert til som det mellomliggende rommet.
Imidlertid har sentralnervesystemet (CNS), som består av hjernen og ryggmargen, ingen sanne lymfekar.
Fordi CNS er svært aktiv, kan metabolsk avfall bygge seg opp raskt.
CNS er også veldig følsom for svingninger i omgivelsene, så kroppen trenger å fjerne cellulært søppel på en eller annen måte, og det er der det glyfatiske systemet kommer inn.
Før oppdagelsen av dette hjernebaserte søppeltømmesystemet, trodde forskere at hver enkelt celle håndterte sin egen metabolske avgift.
Hvis cellesystemet ble overbelastet eller bremset ned når vi ble eldre, ville det bygge seg opp metabolsk søppel mellom cellene. Dette søppelet inkluderer produkter som beta-amyloid - proteinet assosiert med Alzheimers sykdom.
Astroglia
Begrepet “glymphatic” ble laget av Maiken Nedergaard, en dansk nevrolog som oppdaget systemet. Navnet er en referanse til gliacellene, som er avgjørende for dette avfallsrensingssystemet.
Gliaceller får relativt liten dekning sammenlignet med nevroner, til tross for at de er like mange i hjernen. De ble lenge ansett som lite mer enn ydmyke støtteceller, men holdes nå høyere.
Glia beskytter, gir næring og isolerer nevroner. De spiller også en rolle i immunforsvaret og, som vi nå vet, det glymfatiske systemet.
Spesielt er en type gliacelle kjent som astroglia viktig. Reseptorer, kalt aquaporin-4-kanaler, på disse cellene lar cerebrospinalvæske (CSF) bevege seg inn i CNS, og setter opp en strøm som skifter væske gjennom systemet.
CSF er en klar væske som omgir CNS, og gir den blant annet mekanisk og immunologisk beskyttelse.
Det glyffatiske systemet, som går parallelt med arteriene, utnytter også pulserende blod i sirkulasjon for å holde ting i bevegelse.
Når blodkarene ekspanderer rytmisk, driver de utvekslingen av forbindelser mellom interstitialrommet og CSF.
Det glymfatiske systemet kobles til lymfesystemet i resten av kroppen ved duraen, en tykk membran av bindevev som dekker CNS.
Viktigheten av søvn
Etter Nedergaards oppdagelse kjørte hun en serie eksperimenter på mus for å utvikle en bedre forståelse av hvordan dette systemet fungerte og når det var mest aktivt. Spesielt fokuserte teamet på søvn og Alzheimers.
Nedergaard og teamet hennes fant at det glyfatiske systemet var mest opptatt mens dyrene sov. De viste at volumet av mellomrom økte med 60% mens musene sov.
Denne volumøkningen økte også utvekslingen av CSF og interstitiell væske, og fremskyndet fjerningen av amyloid. De konkluderte med at:
"Den gjenopprettende funksjonen til søvn kan være en konsekvens av forbedret fjerning av potensielt nevrotoksiske avfallsprodukter som akkumuleres i våken [CNS]."
Dette tidlige arbeidet inspirerte til en bølge av nye studier, hvorav den siste ble publisert denne måneden. Forskerne så på virkningen av høyt blodtrykk på funksjonen til det glymfatiske systemet.
Over tid fører høyt blodtrykk til at blodårene mister elastisiteten, og blir stadig stivere. Fordi den vanlige pulseringen av arterieveggene driver det glymfatiske systemet, hindrer denne avstivningen dens funksjon.
Ved hjelp av en musemodell for høyt blodtrykk, demonstrerte forskerne at høyt blodtrykk-indusert arteriestivning forstyrret måten søppelavfallssystemet fungerte på; det hindret det i å effektivt kvitte seg med store molekyler i hjernen, som beta-amyloid.
Dette funnet kan bidra til å forklare hvorfor forskere har funnet sammenhenger mellom forhøyet blodtrykk og kognitiv tilbakegang og demens.
Parkinsons sykdom
Parkinsons sykdom er en annen tilstand preget av opphopning av protein i hjernen. I dette tilfellet er proteinet alfa-synuclein.
Dette har fått noen forskere til å lure på om det glyfatiske systemet kanskje også er implisert her.
I Parkinsons sykdom er det forstyrrelser i hjernens dopaminveier. Disse banene spiller en viktig rolle i søvn-våknesykluser og døgnrytmer; derfor opplever personer med Parkinsons søvnforstyrrelser.
En anmeldelse publisert i Nevrovitenskap og bioadferd foreslår at de forstyrrede søvnmønstrene kan hindre den glymfatiske fjerningen av rusk, inkludert alfa-synuclein, og hjelpe den å bygge seg opp i hjernen.
Hjernetraumer
Kronisk traumatisk encefalopati skyldes gjentatte slag i hodet; det pleide å bli kalt "punch-drunk" syndrom fordi det forekommer hos boksere.
Symptomer kan omfatte hukommelsestap, humørsvingninger, forvirring og kognitiv tilbakegang.
Noen forskere mener at forstyrrelser i det glymfatiske systemet forårsaket av hjerne traumer kan øke risikoen for å utvikle kronisk traumatisk encefalopati.
Forfatterne av anmeldelsen skriver at, etter en traumatisk hjerneskade, "Vanskeligheter med søvnutbrudd og vedlikehold er blant de mest rapporterte symptomene."
Som vi har sett forstyrrer dette den glyfatiske klaring av proteiner fra det interstitielle rommet under søvn.
På samme tid kan disse typer skader forårsake flytting av aquaporin-4-kanaler - de viktige reseptorene på astroglia som er viktige for glymfatisk klaring - til en posisjon som hindrer fjerning av søppelproteiner fra det interstitielle rommet.
Forfatterne mener at forstyrrelsen av dette systemet kan "gi ett ledd i den forklarende kjeden som forbinder repeterende [traumatisk hjerneskade] med senere nevrodegenerasjon."
Diabetes
Utover en mulig rolle i nevrologiske tilstander, har noen forskere undersøkt hvordan forstyrrelser i det glymfatiske systemet kan være involvert i de kognitive symptomene på diabetes.
Forskere har vist at diabetes kan påvirke en rekke kognitive funksjoner, både tidlig i sykdommens progresjon og lenger ned på linjen.
Noen forskere spør om det glymfatiske systemet også kan være involvert her. En studie utført på mus brukte MR-skanninger for å visualisere bevegelsen av CSF i hippocampus, en del av hjernen som var involvert i å danne nye minner, blant andre oppgaver.
Forskerne fant at hos mus med type 2-diabetes ble klaringen av CSF "bremset med en faktor på tre." De fant også en sammenheng mellom kognitive underskudd og svekkelse av det glymfatiske systemet - hvis søppelet ikke ble ryddet, ble tenkeevnen hemmet.
Aldring
Når vi eldes, er et visst nivå av kognitiv tilbakegang nesten uunngåelig. Det er et bredt spekter av faktorer involvert, og noen forskere mener at det glymfatiske systemet kan spille en rolle.
En studie publisert i 2014 undersøkte effektiviteten til musens glymfatiske systemer når de ble eldre; forfatterne fant en "dramatisk nedgang i effektiviteten."
I en gjennomgang av det glymfatiske systemet og dets rolle i sykdom og aldring, skriver forfatterne at redusert aktivitet i systemet når vi blir eldre kan "bidra til akkumulering av feilfoldede og hyperfosforylerte proteiner", noe som øker risikoen for nevrodegenerative sykdommer og kanskje forverrer kognitiv dysfunksjon.
Vi vet fortsatt relativt lite om det glymfatiske systemet. Men fordi det renser vårt mest følsomme og komplekse organ, vil det sannsynligvis påvirke vår generelle helse til en viss grad.
Det glyfatiske systemet inneholder kanskje ikke svarene på alle spørsmålene våre om nevrodegenerative sykdommer og videre, men det kan være nøkkelen til noen nye interessante perspektiver.
