A kutatók egy korábban ismeretlen ártalmatlanítási rendszert írnak le az NZZ agyában
Tisztító folyadék áramlik az agyban az artériáktól a vénákig. A rendszer hibás működése szerepet játszhat olyan betegségekben, mint az Alzheimer-kór.
A vízelvezető rendszer. (Kép: NZZ Infographic)
Gyakran csak akkor veszi észre, hogy mennyire fontos a szemétszállítás, amikor a szemétszedők sztrájkolnak, és szemétkupacok halmozódnak fel az utcasarkokon. Bizonyos értelemben az emberi test egy nagyvárosra hasonlít: tápanyagokat kell behozni, és a szemetet ártalmatlanítani. Az agy különösen aktív az anyagok átalakításában, és nagyon érzékenyen reagál a molekulák szállításának vagy eltávolításának zavaraira. Annál megdöbbentőbb, hogy az embereknek sokáig csak homályos elképzeléseik voltak arról, hogyan szabadul meg a hulladékanyagaitól.
Tisztító folyadék áramlik az agyban az artériáktól a vénákig. Ennek a rendszernek a meghibásodása szerepet játszhat olyan betegségekben, mint az Alzheimer-kór.
A vízelvezető rendszer. (Kép: NZZ Infographic)
Gyakran csak akkor veszi észre, hogy mennyire fontos a szemétszállítás, amikor a szemétszedők sztrájkolnak, és az utcasarkokon szeméthegyek halmozódnak fel. Bizonyos értelemben az emberi test egy nagyvárosra hasonlít: tápanyagokat kell behozni, és a szemetet ártalmatlanítani. Az agy különösen aktív az anyagok átalakításában, és nagyon érzékenyen reagál a molekulák szállításának vagy eltávolításának zavaraira. Annál megdöbbentőbb, hogy az embereknek sokáig csak homályos elképzeléseik voltak arról, hogyan szabadul meg a hulladékanyagaitól.
Gyors kipirulás
Az élő egér agyával kapcsolatos megfigyeléseknek köszönhetően Jeff Iliff a New York-i Rochesteri Egyetem munkatársaival egy eddig ismeretlen és látszólag nagyon hatékony tisztítórendszert fedezett fel.1 Ezt egy viszonylag új vizsgálati módszer, a 2 fotonos mikroszkóp tette lehetővé. Ez lehetővé teszi az élő szervek szerkezetének és folyamatainak mélyreható áttekintését. A kutatók ezért képesek voltak megfigyelni az úgynevezett asztrocitákat az agyban. Ezek az agysejtek, amelyek hosszú, csillag alakú függelékekkel vannak ellátva, a gliasejtek csoportjába tartoznak, és szinte hézagok nélkül körülveszik az agy ereit.
Az erek körül kialakuló tér tele van cerebrospinalis folyadékkal, a folyadékkal. Régóta ismert, hogy ez a folyadék fontos szerepet játszik az agyszövet tisztításában. Eddig azonban azt feltételezték, hogy ez a folyadék lassú, meglehetősen diffúz csorgatásával történik a szöveten keresztül, anatómiai struktúra nélkül, amely elősegíti ezt a folyamatot.
Amerikai kutatók szerint azonban az asztrocitákból készült csőrendszer aktívan biztosítja a gyors, tisztító öblítést. Amikor a kutatók izzó festéket tettek az egerek agyi folyadékába, megfigyelhették, hogyan terjed a folyadék kezdetben az oxigénben gazdag erek (artériák) mentén, és néhány perccel később a környező agyszövetbe. Körülbelül egy órával később a színes cerebrospinális folyadék megjelent az üregekben, amelyeket az asztrociták képeznek az oxigénben szegény erek (vénák) körül (lásd a grafikát). Innen a folyadékot és az összes oldható hulladékanyagát, amely a szöveten keresztül haladt, más erek vették fel, és ártalmatlanították.
Ez a tisztító folyadékáramlás, amely mindig az artériákból vénák felé vándorol, azért következik be, mert a hosszú asztrocita folyamatok felületét sűrűn borítják vízcsatornák, az úgynevezett akvaporinok. Ezeken a csatornákon másodpercenként milliárdnyi vízmolekula áramolhat be és ki a sejtből. Hogy miért folyik a folyadék egy irányba, még nem teljesen tisztázott - mondja Iliff kérésre. Gyanítja, hogy ez legalább részben az artériák szívverésének tapintható pulzálásának köszönhető. Mindegyik impulzusverés kissé eltávolítja az agyi gerincvelői folyadékot az artériáktól.
Tisztító szívás jön létre
Az irányított tisztítóáram második oka lehet az akvaporinek egyenetlen eloszlása az asztrocita folyamatokban. Mint a tudósok megállapították, az erek körüli asztrocitákon több vízcsatorna található, mint azokon, amelyek az artériákon tubulusosak. Ez azt jelenti, hogy az egyik oldalon több folyhat le, mint a másik oldalon. Csakúgy, mint a konyhai mosogató lefolyójánál, a szívás is létrejön, amely a tisztító vizet az ártalmatlanítandó erek felé húzza.
Azokban az egerekben, amelyek asztrocitáiban a géntechnológia miatt nincsenek vízcsatornák, a tisztítóáram leáll. A hulladékokat sokkal nehezebb eltávolítani ezekből az állatokból. Amint a kísérletek azt mutatják, hogy az összes agyban állandóan kialakuló amiloid béta-molekulák (Aβ) körülbelül fele megmarad. Az Aβ-peptideket folyamatosan el kell távolítani, hogy ne alakuljanak ki belőlük az Alzheimer-kórra jellemző káros fehérjecsomók.
Idős korban, de a betegségek következtében is az asztrociták működése fáradhat - mondja Ingo Bechmann, a lipcsei egyetem neuroanatómusa. Az amerikai kutatók azt remélik, hogy ha az újonnan felfedezett tisztítási folyamatot gyógyszerekkel lehetne feltölteni, az amiloid lerakódások lelassulhatnak, vagy a már kialakult csomók elmosódhatnak. Bechmann úgy véli, hogy ez a remény jogos, még akkor is, ha a felfedezés az egér agyán történt. A munka rendkívül fontos, és az Alzheimer-kór kutatásának középpontjába hozza azt a meglehetősen banális kérdést, hogy az agy hogyan szabadul meg szeméttől.
¹ Science Translational Medicine, online kiadvány, 2012. augusztus 15.