Hogyan távolítja el az agy a hulladékot a Tudomány számára
Mint minden aktív szerv, az agy is hulladékot és méreganyagokat termel, amelyektől meg kell szabadulnia. A megfigyelések most először tárták fel ezt a tisztítást.
Az emberi agy súlya körülbelül 1,4 kilogramm, vagyis egy felnőtt átlagos testtömegének 2% -a. Sejtjei azonban a test teljes energiájának 20-25% -át emésztik fel, és jelentős mennyiségű potenciálisan mérgező hulladékot termelnek: egy év alatt maga az agy súlyának felel meg! Lehetetlen elképzelni, hogy ezt a cselekedeteinket és gondolatainkat diktáló szervet rengeteg pazarlás terheli. De akkor hogyan hoz létre vákuumot? Ő maga kezeli a szemetet? Vagy megszabadul tőle egy másik, az ilyen típusú feladatokra szakosodott szervben, például a májban, amely valóságos gyár a hulladék eltávolítására vagy újrafeldolgozására? Mindez rejtély maradt egészen 2012-es első egérvizsgálatunkig, amely bebizonyította az agyspecifikus hulladéklerakó rendszer létezését. Azóta megmutattuk, hogy ezt a tisztító szertartást alvás közben hajtják végre.
Testünk legtöbb szervében a nyirokrendszeren keresztül távoznak a hulladékok. Ez a véráramlástól eltérő érhálózat tápanyagokkal és immunsejtekkel megrakott folyadékot, a nyirokot hordozza. Ez először kis csatornákba áramlik, amelyek aztán egyesülve nagyobbakat eredményeznek, és végül erekbe kerülnek. Ez az érrendszer immunvédő utat biztosít, mivel a nyirokcsomók, a fehérvérsejtek víztározói, amelyek segítenek a fertőzések leküzdésében, a csatornák mentén stratégiai pontokon oszlanak el. Ez a rendszer az egész testben jelen van, de sokáig azt gondolták, hogy az agynak hiányzik, és maga megszünteti a hulladékot.
"Glimfatikus" rendszer
Az agy azonban a vérkeringéshez szorosan kapcsolódó csatornahálózatot is tartalmaz. Minden agyi eret körülvesz egy tér, az úgynevezett perivaszkuláris, amely egyfajta alagutat képez. Ha azonban szerkezete a nyirokrendszerre emlékeztet, akkor ez a hálózat valóban az agyra jellemző: a csatornák külső falát valóban fedik bizonyos sejtek kiterjedései, az úgynevezett asztrociták, amelyek számos funkciót látnak el a központi idegrendszerben. . Ezek a kiterjesztések (asztrocita lábak) teljesen körülveszik az agy és a gerincvelő artériáit, kapillárisait és vénáit. A folyadék nem tud folyni ezeken a csatornákon ?
Patricia Grady amerikai neurofiziológus húsz évvel ezelőtt bizonyította ezt először: akkor a Marylandi Egyetemen dolgozott, és megmutatta, hogy a cerebrospinalis folyadékba injektált fehérjék (lcr, az agyat és a gerincvelőt fürdő vízalapú folyadék) kutyák vagy macskák agyából kerültek elő a perivaszkuláris terekben. Ez arra utalt, hogy az lcr ezekben a csatornákban kering. De abban az időben ezeket a kísérleteket más csapatok nem tudták reprodukálni, és a kutatást felhagyták.
Néhány évvel ezelőtt, amikor elkezdtünk dolgozni az agy hulladéklerakó rendszerén, ismét felmerült a kérdés: Ha ez az lcr szállítmányaként szolgál, nem működhet-e ez a csatornahálózat nyirokrendszerként? Ennek a kérdésnek a megválaszolásához szükségesnek kellett lennie az agy lcr által megtett útjának megjelenítésére. Ezt tettük Jeff Iliff-szel és Rashid Deane-vel, laboratóriumunk tagjaival. Egy speciális képalkotási technikának, a kétfotonos mikroszkóppal hála élőben követni tudtuk az lcr és a vér áramlását az egerek agyában.
A látottak megerősítik az agyi elvezetési rendszer létezését. Az artériás ütések hatékonyan nagy mennyiségű SCR-t hajtanak a perivaszkuláris terekbe. Az asztrocitákat vezetékként használva a folyadék öntözi az agyszövetet. Miután hulladékkal terhelték, belép a vénák hálózatát körülvevő perivén térbe. Így egyre nagyobb vénákkal érintkezik, amelyek végül a nyakig érnek. A hulladék ezután bejut a nyirokrendszerbe, majd a véráramba, ahol összekeveredik más szervekével, és végül a vesében vagy a májban végzi.
Az agyi hulladék ártalmatlanításának ezt a mechanizmusát "glymfatikus rendszernek" neveztük, mivel gliasejtekre támaszkodik (amelyekre az asztrociták példák), és emlékeztet a nyirokrendszerre.
Ismert, hogy az agy különböző patológiáiban (például Alzheimer- vagy Parkinson-kórban) a fehérjék addig halmozódnak fel, amíg olyan aggregátumokat nem képeznek, amelyek akadályozzák az elektromos és kémiai jelek továbbadását az agyban, és hozzájárulnak a folyamathoz. Nem okozhatja ezt a jelenséget a vízelvezető rendszer meghibásodása? Ez azt jelentené, hogy az egészséges agyban a fehérjék jól megszüntethetők az agyelszívás révén.