«Мы знаем, что травматическое повреждение головного мозга рано в жизни – фактор риска для раннего развития деменции в десятилетия, которые следуют», сказали Мэйкен Недергэард, доктор медицины, Д.М.Ск., соруководитель Центра Университета Рочестера Переводной Нейромедицины и ведущего автора статьи. «Это исследование показывает, что эти травмы установили в движение льющуюся каскадом серию событий, которые ослабляют способность мозга очистить отходы, позволяя белки как tau распространиться всюду по мозгу и в конечном счете достигнуть уровней токсичности».Результаты являются последними в серии нового понимания, которое существенно изменяет способ, которым ученые понимают неврологические расстройства. Эти открытия возможны из-за исследования, опубликованного в 2012, в котором Nedergaard и ее коллеги описали ранее неизвестную систему удаления отходов, которое уникально для мозга, который исследователи назвали glymphatic системой.Мозг по существу отделен от остальной части тела сложной системой молекулярных ворот, названных гематоэнцефалическим барьером, которые строго контролируют то, что входит и выходит из мозга.
Следовательно, нормальная система удаления отходов тела не распространяется на мозг.Как с остальной частью тела, своевременное удаление отходов от мозга важно, чтобы предотвратить незарегистрированное накопление токсичных белков и других обломков. Однако до недавнего времени никто не был совершенно ясен, как мозг достиг этого.
Nedergaard и ее коллеги показали, что мыши, мозги которых удивительно подобны людям, обладают тем, какие суммы к внутренней канализации, которая осуществляет контрейлерные перевозки на кровеносных сосудах, чтобы накачать мозговую спинномозговую жидкость (CSF), жидкость, окружающую мозг, через мозговую ткань, смывая водой отходы от мест между камерами мозга.Недавние исследования показали, что glymphatic система более активна во время сна, который может объяснить, почему сон настолько освежающий к уму, и что его функция уменьшается с возрастом.«Неудача glymphatic системы может быть одной из причин, что стареющий мозг так уязвим для болезней как болезнь Альцгеймера», сказал Джеффри Илифф, доктор философии, соавтор исследования, член исследовательской группы Недергэарда, и доцент в Орегонском здоровье и Научном Университете. «Поразительно, что те же самые изменения, которые мы видим в стареющем мозгу, отражены в молодом мозгу после травматического повреждения головного мозга. Это предполагает, что эти события могут быть общей связью с нейродегенерацией, между тем, что происходит у пожилых людей и что происходит после мозговой травмы».
Новое исследование сосредотачивается на влиянии, которое травматическое повреждение головного мозга оказывает на glymphatic систему. Долго замечалось, что белок tau играет важную роль, в долгосрочной перспективе повреждают поддержанный мозгом после травмы. Tau помогает стабилизировать волокна или аксоны, которые нервные клетки отсылают, чтобы общаться с их соседями.
Однако во время травмы, большие количества этих белков встряхиваются лишенные аксонов дрейфовать в космосе между камерами мозга. После того, как непришвартованный от нервных клеток, эти липкие белки привлечены друг другу и, со временем, формируют все большие «путаницы», которые могут стать токсичными к функции мозга.При нормальных обстоятельствах glymphatic система в состоянии очистить случайный tau от мозга.
Однако, когда исследователи изучили мозги мышей с травматическим повреждением головного мозга, они нашли, что травма повредила glymphatic систему, определенно способность астроцитов – клетка поддержки, найденная в мозгу – чтобы отрегулировать процесс очистки.Астроциты играют решающую роль в организации потока CSF в мозг. Отделения от клеток прилагают кровеносные сосуды мозга, создающие пространство – по существу трубу в трубе – в который CSF может идти по пути кровеносных сосудов и течь в интерьер мозга.
Отделения астроцитов, которые формируют внешнюю «трубу», выровнены с крупным количеством структур, известных как водные каналы – или аквапорины – что помощь гарантирует эффективный поток CSF вдоль кровеносных сосудов в и из мозга. Исследователи заметили, что после травматического повреждения головного мозга, аквапорины теряют свою организацию, ослабляя поток CSF в мозг.
«Чтобы очистить отходы, glymphatic система должна накачать CSF через мозг», сказал Недергэард. «Это исследование, казалось бы, указало бы, что система очень тонкая и что небольшие изменения в организации водных каналов могут заставить его терять функцию».После травмы исследователи отметили, что избыток tau не очищался от мозгов животных и что tau начал соединяться всюду по мозгу. У животных с каналами воды аквапорина, которым ослабляют tau накопился намного более быстро.У исследователей также были животные, выполняют ряд экспериментов, чтобы проверить их память и познавательные способности.
Животные с травматическим повреждением головного мозга все выступили намного хуже, чем средства управления. Животные с водной функцией каналов, которой ослабляют, сделали еще хуже и не показывали улучшения со временем.
«В течение долгого времени мы рассмотрели нейродегенеративные заболевания как болезнь Альцгеймера как проблема поставки, подразумевая, что мы полагали, что мозг производил слишком много tau или крахмалистую бету», сказал Бенджамин Плог, M.D./Ph. Студент D. в лаборатории Недергэарда и соавтор исследования. «Теперь кажется, что эти условия могут в конечном счете быть связаны с проблемой разрешения, где что-то препятствует тому, чтобы glymphatic система удалила отходы из мозга достаточно быстро».