Ako mozog vyplavuje odpad
Počas dňa sa v našom mozgu hromadí množstvo škodlivých metabolických produktov. Ako sa však myslící orgán zbaví tohto molekulárneho odpadu? Všeobecne sa verí, že rovnako ako vo zvyšku tela, k tomu môže dôjsť prostredníctvom špecifických lymfatických ciev. Zdá sa, že nová štúdia teraz potvrdzuje túto teóriu. Podľa toho zohrávajú lymfatické cievy v spodnej časti lebky úlohu pri odstraňovaní tekutín a molekúl z mozgu. Zdá sa však, že ich funkcia s vekom klesá - to by podľa tímu mohlo vysvetliť vývoj chorôb, ako je Alzheimerova choroba.
Aby fungoval hladko, musí sa náš mozog pravidelne „čistiť“: najmä keď spíme, likvidácia odpadu nášho mysliaceho orgánu funguje na plné obrátky a vyplavuje molekulárny odpad. Ako presne to však funguje? Vo zvyšku nášho tela hrá lymfatický systém v týchto procesoch rozhodujúcu úlohu. Týmto spôsobom sa z tkanív a orgánov odvádza nadbytočná tekutina a látky, ktoré už nie sú potrebné, napríklad bielkoviny. Mozgu naopak chýba klasický lymfodrenážny systém - aspoň tak si to vedci mysleli dlho. Pred niekoľkými rokmi však objavili lymfatické cievy aj v mozgových obaloch. To, či a akou cestou sa odpad z mozgu transportuje preč cez tieto cievy, však zostalo predmetom sporu.
Lymfatické cievy v mozgových obaloch
Ako vysvetľujú vedci spolupracujúci s Ji Hoon Ahnom z Kórejského pokročilého vedeckého a technologického ústavu v Daejeone, bolo to spôsobené aj tým, že doteraz boli vyšetrené iba niektoré z týchto mozgových blán. „Napríklad lymfatické cievy v spodnej časti lebky boli doteraz do značnej miery nepreskúmané,“ píšu. Presne to sa teraz vedci zmenili. Ak sa chcú dozvedieť viac o systéme čistenia mozgu, obrátili sa na meningeálne lymfatické cievy na báze lebky myší. Pomocou farbiva a špeciálnej techniky mikroskopu dokázali detailne zviditeľniť štruktúry ciev. Výsledky odhalili, že na rozdiel od pomerne dobre preskúmaných lymfatických ciev v hornej oblasti lebky majú bazálne lymfatické cievy celý rad vlastností, ktoré uľahčujú príjem aj odtok tekutín.
Napríklad výskumný tím zistil, že endotelové bunky, ktoré tvoria steny kapilárnych vetvených ciev, sú navzájom spojené iba voľne - a to umožňuje absorpciu tekutiny. Navyše, ako je známe z lymfatického systému vo zvyšku tela, zdá sa, že existujú takzvané predzberače, ktoré zhromažďujú tekutinu z niekoľkých lymfatických ciev a potom ju transportujú ďalej. Tieto štruktúry majú klapky, ktoré bránia spätnému toku a umožňujú tekutine prúdiť nepretržite jedným smerom. Ďalší detail, ktorý hovorí o hlavnej úlohe bazálnych lymfatických ciev v súvislosti s likvidáciou odpadu z mozgu: Iba tie sú dostatočne blízko k takzvanému subarachnoidálnemu priestoru medzi dvoma mozgovými blanami arachnoid a pia mater - priestor, v ktorom cirkuluje voda v mozgu.
Dôležitosť pre Alzheimerovu chorobu?
Štrukturálne znaky naznačovali, že lymfatické cievy sa podieľali na odstraňovaní odpadu z myšlienkového orgánu - rozhodujúci dôkaz však vyšiel až z ďalšieho experimentu. Vedci za týmto účelom vniesli kontrastné látky do subarachnoidálneho priestoru potkanov, ktorý bol naplnený mozgovomiechovým mokom, a boli tak schopní pozorovať dráhu tekutiny. V skutočnosti sa ukázalo, že kontrastné látky mohli byť čoskoro detekované v lymfatických cievach základne lebky a odtiaľ migrovali ďalej do hlbokých lymfatických uzlín krku. Podľa tímu je preto zrejmé, že bazálne meningeálne lymfatické cievy predstavujú hlavnú cestu na odstraňovanie odpadových látok z mysliaceho orgánu do periférneho lymfatického systému.
Tieto poznatky by teraz mohli poskytnúť nový pohľad na neurodegeneratívne choroby, ako je Alzheimerova choroba. Ahnov tím zistil, že s pribúdajúcim vekom sa zdá, že bazálne lymfatické cievy u myší sa menia a fungujú horšie. Zaujímavosť: Typickým znakom Alzheimerovej choroby je ukladanie patologicky zmenených proteínov v mozgu. Vedci majú podozrenie, že odstránenie bielkovín a iných veľkých molekúl, ktoré sa zhoršujú v starobe, by mohlo hrať úlohu pri vzniku choroby. "Stále dosť dobre nerozumieme tomu, ako sa tekutina dostáva do bazálnych lymfatických ciev a ako spolupracujú s ostatnými systémami, ktoré odstraňujú odpad z centrálneho nervového systému," komentuje Taija Mäkinen z univerzity v Uppsale v časopise Nature. „Napriek tomu je objavenie presných dráh, ktoré odvádzajú tekutiny z mozgu, dôležitým krokom k pochopeniu toho, ako mozog zhromažďuje odpadky.“
Zdroj: Ji Hoon Ahn (Korea Advanced Institute of Science and Technology, Daejeon) a kol., Nature, doi: 10.1038/s41586-019-1419-5