Cercetătorii descriu un sistem de eliminare necunoscut anterior în creierul NZZ
Un flux curățător de lichid curge în creier de la artere la vene. O defecțiune a acestui sistem ar putea juca un rol în boli precum Alzheimer.
Sistemul de drenaj. (Imagine: NZZ Infographic)
Importanța colectării gunoiului este adesea observată numai atunci când colectorii de gunoi intră în grevă și grămezi de gunoi se adună la colțurile străzii. Într-un fel, corpul uman seamănă cu un oraș mare: substanțele nutritive trebuie aduse și gunoiul trebuie eliminat. Creierul este deosebit de activ în transformarea substanțelor și reacționează foarte sensibil la tulburările de livrare sau eliminare a moleculelor. Este cu atât mai uimitor faptul că pentru o lungă perioadă de timp oamenii au avut doar idei vagi despre modul în care scapă de deșeurile sale.
Un flux curățător de lichid curge în creier de la artere la vene. O defecțiune a acestui sistem ar putea juca un rol în boli precum Alzheimer.
Sistemul de drenaj. (Imagine: NZZ Infographic)
Adesea observați cât de importantă este colectarea gunoiului doar atunci când colectorii de gunoi intră în grevă și grămezi de deșeuri se adună la colțurile străzii. Într-un fel, corpul uman seamănă cu un oraș mare: substanțele nutritive trebuie aduse și gunoiul trebuie eliminat. Creierul este deosebit de activ în transformarea substanțelor și reacționează foarte sensibil la tulburările de livrare sau eliminare a moleculelor. Este cu atât mai uimitor faptul că pentru o lungă perioadă de timp oamenii au avut doar idei vagi despre modul în care scapă de deșeurile sale.
Spălare rapidă
Datorită observațiilor asupra creierului viu al șoarecelui, Jeff Iliff de la Universitatea din Rochester, statul New York și colegii săi au descoperit acum un sistem de curățare necunoscut anterior și aparent foarte eficient.1 Acest lucru a fost posibil printr-o metodă de examinare relativ nouă, microscopia cu 2 fotoni. Acest lucru permite o privire profundă asupra structurilor și proceselor organelor vii. Prin urmare, cercetătorii au putut observa așa-numitele astrocite în acțiune în creier. Aceste celule ale creierului, echipate cu anexe lungi, în formă de stea, aparțin grupului de celule gliale și înconjoară vasele de sânge ale creierului aproape fără goluri.
Spațiul care se formează în jurul vaselor de sânge este umplut cu lichid cefalorahidian, lichior. Se știe de mult că acest lichid joacă un rol important în curățarea țesutului cerebral. Până în prezent, totuși, s-a presupus că acest lucru are loc printr-o scurgere lentă, destul de difuză a lichiorului prin țesut, fără a exista o structură anatomică care să promoveze acest proces.
Cu toate acestea, potrivit cercetătorilor americani, sistemul de tuburi realizat din astrocite asigură în mod activ o spălare rapidă și curățată. Când cercetătorii au introdus un colorant luminos în lichidul cerebral al șoarecilor, au putut observa cum fluidul se răspândește inițial de-a lungul vaselor de sânge bogate în oxigen (artere) și câteva minute mai târziu în țesutul cerebral din jur. Aproximativ o oră mai târziu, lichidul cefalorahidian colorat a apărut în cavitățile care sunt formate de astrocite în jurul vaselor de sânge (vene) sărace în oxigen (vezi graficul). De aici, lichidul și toate substanțele sale reziduale solubile transportate de-a lungul drumului prin țesut au fost preluate de alte vase de sânge și eliminate.
Acest flux de fluid de curățare, care migrează întotdeauna de la artere spre vene, are loc deoarece suprafața proceselor lungi de astrocite este dens acoperită cu canale de apă, așa-numitele acvaporine. Miliardele de molecule de apă pe secundă pot curge în și din celulă prin aceste canale. De ce lichidul curge într-o direcție nu este încă pe deplin înțeles, spune Iliff la cerere. Bănuiește, totuși, că acest lucru se datorează cel puțin parțial pulsației palpabile a bătăilor inimii în artere. Fiecare ritm al pulsului mișcă lichidul cefalorahidian puțin departe de artere.
Se creează o aspirație de curățare
Un al doilea motiv pentru fluxul de curățare direcționat ar putea fi distribuția inegală a acvaporinelor în procesele astrocitelor. După cum au descoperit oamenii de știință, există mai multe canale de apă pe astrocite în jurul venelor decât pe cele care sunt tubulare pe artere. Aceasta înseamnă că pe o parte pot curge mai multe decât intră pe cealaltă parte. Ca și în cazul scurgerii din chiuveta de bucătărie, se creează o aspirație care trage apa de curățare în direcția venelor de eliminat.
La șoarecii ale căror astrocite nu au canale de apă datorită ingineriei genetice, curentul de curățare se oprește. Deșeurile sunt mult mai greu de îndepărtat de la aceste animale. După cum arată experimentele, rămân apoi aproximativ jumătate din moleculele beta amiloide (Aβ), care sunt formate permanent în fiecare creier. Peptidele beta trebuie îndepărtate continuu, astfel încât grupurile de proteine dăunătoare tipice bolii Alzheimer să nu se formeze din ele.
La bătrânețe, dar și ca urmare a bolilor, funcția astrocitelor se poate obosi, spune Ingo Bechmann, neuroanatomist la Universitatea din Leipzig. Cercetătorii americani speră că, dacă procesul de curățare nou descoperit ar putea fi eliminat cu droguri, depozitele de amiloid ar putea fi încetinite sau bucățile care s-au format deja ar putea fi spălate. Bechmann crede că această speranță este justificată, chiar dacă descoperirea a fost făcută pe creierul șoarecelui. Lucrarea este extrem de importantă și aduce întrebarea destul de banală a modului în care creierul scapă de gunoiul său în centrul cercetării bolii Alzheimer.
¹ Science Translational Medicine, publicație online 15 august 2012.