Pētījums ar pelēm atklāj, kā smadzenes miega laikā izved atkritumus
Jauns pētījums ar pelēm piešķir jaunu nozīmi vecajam teicienam, ka labs nakts miegs attīra prātu.
Ročesteras Universitātes Medicīnas centra pētnieki ir atklājuši, ka nesen atklāta sistēma, kas izskalo atkritumus no smadzenēm, galvenokārt darbojas miega laikā.
"Šis pētījums parāda, ka smadzenēm ir atšķirīgi funkcionālie stāvokļi miegā un nomodā," sacīja Maikens Nedergaards, M.D., D.M.Sc., Ročesteras Universitātes Medicīnas centra Tulkošanas neiromedicīnas centra līdzdirektors un pētījuma vadošais autors.
"Faktiski miega atjaunojošais raksturs, šķiet, ir nomodā uzkrāto nervu darbības blakusproduktu aktīvā attīrīšanās rezultāts."
Pētījums, kas publicēts žurnālā Zinātne, atklāj, ka smadzeņu unikālā atkritumu izvešanas metode - pazīstama kā glimfātiskā sistēma - miega laikā ir ļoti aktīva, attīrot toksīnus, kas ir atbildīgi par Alcheimera slimību un citiem neiroloģiskiem traucējumiem.
Pētnieki arī atklāja, ka miega laikā smadzeņu šūnas samazinās, ļaujot efektīvāk izvadīt atkritumus.
Jaunie atklājumi ir rezultāts Nedergaard un viņas kolēģu pagājušā gada atklājumam par iepriekš nezināmu atkritumu izvešanas sistēmu, kas raksturīga tikai smadzenēm.
Sistēma, kas atbildīga par šūnu atkritumu iznīcināšanu pārējā ķermenī, limfātiskajā sistēmā, neattiecas uz smadzenēm, atzīmēja pētnieks. Tas ir tāpēc, ka smadzenes uztur savu slēgto “ekosistēmu” un tās aizsargā sarežģīta molekulāro vārteju sistēma - pazīstama kā asins-smadzeņu barjera -, kas kontrolē to, kas ienāk un iziet smadzenēs.
Izmantojot jaunās attēlveidošanas tehnoloģijas, proti, divu foto mikroskopiju, zinātnieki varēja novērot, kas pelēm - kuru smadzenes ir ļoti līdzīgas cilvēkiem - ir santehnikas sistēma. Tas sūknē smadzeņu mugurkaula šķidrumu (CSF) caur smadzeņu audiem, atkritumus atkal noskalojot asinsrites sistēmā, kur tie galu galā nonāk vispārējā asinsrites sistēmā un galu galā aknās.
Savlaicīga atkritumu noņemšana no smadzenēm ir būtiska, ja nekontrolēta toksisko olbaltumvielu, piemēram, amiloidāta beta, uzkrāšanās var izraisīt Alcheimera slimību, skaidro pētnieki. Faktiski gandrīz katra neirodeģeneratīvā slimība ir saistīta ar šūnu atkritumu uzkrāšanos, piebilst pētnieki.
Viens no norādēm, ka miega laikā glimfātiskā sistēma var būt aktīvāka, bija fakts, ka smadzeņu patērētais enerģijas daudzums dramatiski nesamazinās, kamēr mēs gulējam, skaidro pētnieki. Tā kā CSF sūknēšana prasa daudz enerģijas, pētnieki pieļāva, ka tīrīšanas process var nebūt saderīgs ar funkcijām, kas smadzenēm jāveic, kad esam nomodā un aktīvi apstrādājam informāciju.
Veicot virkni eksperimentu ar pelēm, pētnieki novēroja, ka miega laikā glimfātiskā sistēma bija gandrīz 10 reizes aktīvāka - un miega smadzenes atņēma ievērojami vairāk amiloid-beta.
"Smadzeņu rīcībā ir tikai ierobežota enerģija, un šķiet, ka tām jāizvēlas starp diviem dažādiem funkcionāliem stāvokļiem - nomodā un apziņā, miegā un sakopšanā," sacīja Nedergaard.
“Jūs to varat iedomāties kā sarīkot mājas ballīti. Jūs varat vai nu izklaidēt viesus, vai arī sakopt māju, bet patiesībā nevarat darīt abus vienlaikus. ”
Vēl viens atklājums, kas pētniekus satrauca, bija tas, ka miega laikā šūnas smadzenēs "sarūk" par 60 procentiem. Šī kontrakcija rada vairāk vietas starp šūnām un ļauj CSF brīvāk mazgāties caur smadzeņu audiem, viņi teica.
Pētnieki teica, ka viņi arī novēroja, ka hormons, ko sauc par noradrenalīnu, miegā ir mazāk aktīvs. Ir zināms, ka šis neirotransmiters tiek izlaists pārrāvumos, kad smadzenēm jākļūst modriem, parasti reaģējot uz bailēm vai citiem ārējiem stimuliem.
Pētnieki pieļauj, ka noradrenalīns var kalpot par “galveno regulatoru”, kas kontrolē smadzeņu šūnu saraušanos un izplešanos miega un pamošanās ciklu laikā.
"Šie atklājumi būtiski ietekmē tādu" netīro smadzeņu "slimību kā Alcheimera slimības ārstēšanu," sacīja Nedergaards.
"Izpratne par to, kā un kad smadzenes aktivizē glimfātisko sistēmu un iztīra atkritumus, ir kritisks pirmais solis centienos potenciāli modificēt šo sistēmu un padarīt to efektīvāku."
Avots: Ročesteras Universitātes Medicīnas centrs
