Vedci popisujú doteraz neznámy systém zneškodňovania v mozgu NZZ
Čistiaci prúd tekutiny prúdi z tepien do žíl v mozgu. Porucha v tomto systéme by mohla hrať úlohu pri chorobách, ako je Alzheimerova choroba.
Odtokový systém. (Obrázok: Infografika NZZ)
Často si len všimnete, aké dôležité je zber odpadu, keď štrajkujú a po rohoch ulíc sa hromadia hory odpadkov. Ľudské telo svojím spôsobom pripomína veľké mesto: musia sa doňho vnášať živiny a odpad sa musí likvidovať. Mozog je obzvlášť aktívny pri premene látok a veľmi citlivo reaguje na poruchy dodávania alebo odstraňovania molekúl. Je o to úžasnejšie, že ľudia mali dlho iba hmlisté predstavy o tom, ako sa zbavuje svojich odpadových materiálov.
V mozgu prúdi čistiaci prúd tekutiny z tepien do žíl. Porucha v tomto systéme by mohla hrať úlohu pri chorobách, ako je Alzheimerova choroba.
Odtokový systém. (Obrázok: Infografika NZZ)
Často si len všimnete, aké dôležité je zhromažďovanie odpadu, keď štrajkujú štrajkujúci ľudia a na rohoch ulíc sa hromadia hory odpadkov. Ľudské telo svojím spôsobom pripomína veľké mesto: musia sa doňho vnášať živiny a odpad sa musí likvidovať. Mozog je obzvlášť aktívny pri premene látok a veľmi citlivo reaguje na poruchy dodávania alebo odstraňovania molekúl. Je o to úžasnejšie, že ľudia mali dlho iba hmlisté predstavy o tom, ako sa zbavuje svojich odpadových materiálov.
Rýchle spláchnutie
Vďaka pozorovaniam na živom myšom mozgu objavil Jeff Iliff z University of Rochester v štáte New York a jeho kolegovia doteraz neznámy a zjavne veľmi efektívny čistiaci systém.1 Toto bolo možné dosiahnuť relatívne novou vyšetrovacou metódou, 2-fotónovou mikroskopiou. To umožňuje hlboký pohľad na štruktúry a procesy živých orgánov. Vedci preto boli schopní pozorovať takzvané astrocyty pôsobiace v mozgu. Tieto mozgové bunky vybavené dlhými príveskami v tvare hviezdy patria do skupiny gliových buniek a obklopujú krvné cievy mozgu takmer bez medzier.
Priestor, ktorý sa vytvára okolo krvných ciev, je vyplnený likvorom, likvorom. Už dlho je známe, že táto tekutina hrá dôležitú úlohu pri čistení mozgového tkaniva. Doteraz sa však predpokladalo, že k tomu dochádza pomalým, skôr rozptýleným kvapkaním alkoholu cez tkanivo, bez toho, aby existovala anatomická štruktúra, ktorá tento proces podporuje.
Podľa amerických vedcov však trubicový systém vyrobený z astrocytov aktívne zaisťuje rýchle, očistné preplachovanie. Keď vedci vložili svetelné farbivo do mozgovej tekutiny myší, boli schopní pozorovať, ako sa tekutina spočiatku šíri pozdĺž krvných ciev (tepien) bohatých na kyslík a o niekoľko minút neskôr do okolitého mozgového tkaniva. Asi o hodinu neskôr sa v dutinách, ktoré sú tvorené astrocytmi okolo krvných ciev (žíl) chudobných na kyslík, objavila sfarbená mozgovomiechová tekutina (pozri obrázok). Odtiaľto je kvapalina a všetky jej rozpustné odpadové látky prenášané cestou cez tkanivo absorbované inými krvnými cievami a likvidované.
Tento prúd čistiacej tekutiny, ktorý vždy migruje z tepien smerom do žíl, nastáva preto, že povrch dlhých procesov astrocytov je husto pokrytý vodnými kanálmi, takzvanými aquaporínmi. Týmito kanálmi môžu do bunky a z nej prúdiť miliardy molekúl vody za sekundu. Prečo tekutina tečie jedným smerom, ešte nie je úplne objasnená, tvrdí Iliff na požiadanie. Má však podozrenie, že je to aspoň čiastočne dôsledkom citeľnej pulzácie srdcového rytmu v tepnách. Každý úder pulzu posúva mozgovomiechový mok trochu ďalej od tepien.
Vytvorí sa čistiace nasávanie
Druhým dôvodom smerovaného čistiaceho toku môže byť nerovnomerné rozdelenie aquaporínov v astrocytových procesoch. Ako vedci zistili, v astrocytoch okolo žíl je viac vodných kanálov ako v tubulárnych na tepnách. To znamená, že na jednej strane môže odtekať viac ako na druhej. Rovnako ako pri odtoku v kuchynskom dreze, je vytvorené nasávanie, ktoré ťahá čistiacu vodu v smere k žilám, ktoré sa majú zlikvidovať.
U myší, ktorých astrocyty nemajú z dôvodu genetického inžinierstva žiadne vodné kanály, sa čistiaci prúd zastaví. Odpadový materiál sa z týchto zvierat odstraňuje oveľa ťažšie. Ako ukazujú experimenty, potom zostáva asi polovica molekúl amyloidu beta (Ap), ktoré sa natrvalo tvoria v každom mozgu. Ap peptidy musia byť neustále odstraňované, aby sa z nich nevytvárali škodlivé proteínové zhluky typické pre Alzheimerovu chorobu.
V starobe, ale aj v dôsledku chorôb, sa funkcia astrocytov môže unaviť, hovorí Ingo Bechmann, neuroanatóm na univerzite v Lipsku. Americkí vedci dúfajú, že keby sa novoobjavený proces čistenia podaril pomocou liekov, mohlo by sa spomaliť ukladanie amyloidu alebo by sa mohli vyplaviť už vytvorené hrudky. Bechmann verí, že táto nádej je oprávnená, aj keď k objavu došlo v myšom mozgu. Táto práca je nesmierne dôležitá a do centra výskumu Alzheimerovej choroby sa dostáva dosť banálna otázka, ako sa mozog zbavuje odpadu.
¹ Science Translational Medicine, online publikácia 15. augusta 2012.