Cum creierul își evacuează deșeurile Pentru Știință
La fel ca toate organele active, creierul produce deșeuri și toxine de care trebuie să scape. Pentru prima dată, observațiile au dezvăluit modul în care se efectuează această curățare.
Creierul uman cântărește aproximativ 1,4 kilograme, adică 2% din masa corporală medie a unui adult. Cu toate acestea, celulele sale consumă 20-25% din energia totală a organismului și produc cantități semnificative de deșeuri potențial toxice - echivalentul greutății creierului în sine într-un an! Este imposibil să ne imaginăm că acest organ, care ne dictează acțiunile și gândurile, este împovărat cu atâtea deșeuri. Dar atunci, cum creează un vid? Își gestionează singur așternutul? Sau scapă de el într-un alt organ mai specializat în acest tip de sarcini, cum ar fi ficatul, care este o adevărată fabrică de îndepărtare sau reciclare a deșeurilor? Toate acestea au rămas un mister până la primele noastre studii de șoareci din 2012, care au demonstrat existența unui sistem de eliminare a deșeurilor specific creierului. De atunci, am arătat că acest ritual de purificare se efectuează în timpul somnului.
În majoritatea organelor corpului nostru, deșeurile sunt eliminate prin sistemul limfatic. Această rețea de vase, diferită de cea a fluxului sanguin, transportă un lichid încărcat cu substanțe nutritive și celule imune, limfa. Acest lucru curge mai întâi în canale mici, care apoi se îmbină pentru a da naștere unor mai mari și, în cele din urmă, apar în vasele de sânge. Această structură vasculară oferă o cale de apărare imună, deoarece ganglionii limfatici, rezervoarele de celule albe din sânge care ajută la combaterea infecțiilor, sunt distribuite în punctele strategice de-a lungul canalelor. Acest sistem este prezent în tot corpul, dar pentru o lungă perioadă de timp s-a crezut că creierului îi lipsește și i-a eliminat singur risipa.
Un sistem „glifatic”
Cu toate acestea, creierul conține și o rețea de canale strâns legate de circulația sângelui. Fiecare vas de sânge cerebral este înconjurat de un spațiu, numit perivascular, care formează un fel de tunel. Cu toate acestea, dacă structura sa amintește de sistemul limfatic, această rețea este într-adevăr specifică creierului: peretele exterior al canalelor este într-adevăr acoperit de extensiile unor celule numite astrocite, care îndeplinesc o multitudine de funcții în sistemul nervos central. . Aceste extensii (picioare astrocitice) înconjoară complet arterele, capilarele și venele din creier și măduva spinării. Lichidul nu poate curge prin aceste canale ?
Neurofiziologa americană Patricia Grady a oferit dovada în acest sens pentru prima dată în urmă cu douăzeci de ani: atunci lucrând la Universitatea din Maryland, a arătat că proteinele injectate în lichidul cefalorahidian (lcr, fluidul pe bază de apă care scaldă creierul și măduva spinării) din creierul câinilor sau pisicilor s-au găsit în spațiile perivasculare. Acest lucru a sugerat că lcr circulă pe aceste canale. Dar la acea vreme, aceste experimente nu puteau fi reproduse de alte echipe și cercetarea a fost abandonată.
Acum câțiva ani, când am început să lucrăm la sistemul de eliminare a deșeurilor din creier, a apărut din nou întrebarea: Dacă servește drept transport pentru lcr, această rețea de canale nu ar putea funcționa ca sistem limfatic? Pentru a răspunde la această întrebare, a fost necesar să putem vizualiza calea luată de lcr în creier. Asta am făcut, cu Jeff Iliff și Rashid Deane, membri ai laboratorului nostru. Datorită unei tehnici speciale de imagistică, microscopia cu doi fotoni, am putut urmări în direct fluxul de lcr și sânge în creierul șoarecilor.
Ceea ce am văzut confirmă existența unui sistem de drenaj cerebral. Bătăile arteriale propulsează în mod eficient cantități mari de SCR în spațiile perivasculare. Folosind astrocitele ca conducte, fluidul irigă apoi țesutul cerebral. După ce este încărcat cu deșeuri, intră în spațiul perivenos, care înconjoară o rețea de vene. Trece astfel în contact cu vene din ce în ce mai mari, care ajung în cele din urmă la gât. Deșeurile intră apoi în sistemul limfatic și apoi în fluxul sanguin, unde se amestecă cu cel al altor organe și, în cele din urmă, ajunge în rinichi sau ficat.
Acest mecanism de eliminare a deșeurilor cerebrale l-am numit „sistem glifatic”, deoarece se bazează pe celulele gliale (dintre care astrocitele sunt un exemplu) și amintește de sistemul limfatic.
Se știe că în diverse patologii ale creierului (de exemplu, în boala Alzheimer sau Parkinson), proteinele se acumulează până când formează agregate care împiedică transmiterea semnalelor electrice și chimice în creier și contribuie la proces.patologic. Acest fenomen nu se poate datora unei defecțiuni a sistemului de drenaj? Acest lucru ar însemna că în creierele sănătoase, proteinele sunt bine eliminate prin această exodă de creiere.