На гърба ти? Отстрани? Тъмна страна? Мишките показват как спим може да предизвика или предпази мозъка ни от заболявания като ALS

Амиотрофичната латерална склероза (ALS), известна още като болест на Лу Гериг, е най-честата форма на заболяване на моторните неврони. Хората с ALS постепенно губят способността да инициират и контролират мускулните движения, включително способността да говорят, преглъщат и дишат.

Няма известно лечение. Но наскоро проучихме мишки и идентифицирахме нова цел в борбата срещу това опустошително заболяване: мозъчната система за изхвърляне на отпадъци.

Невродегенеративните заболявания – включително болестта на Паркинсон, болестта на Алцхаймер и множествената склероза – споделят много прилики, въпреки че техните клинични симптоми и прогресия на заболяването могат да изглеждат много различни. Честотата на тези заболявания се увеличава с възрастта. Те са прогресивни и безмилостни и водят до прогресивна загуба на мозъчна тъкан. Виждаме и протеинови отпадъчни продукти, които се натрупват в мозъка.

Нашето ново изследване разгледа как глимфатната система, която изчиства отпадъците от мозъка, може да предотврати ALS.

Протеинови вериги, гънки и лоши гънки

Вътре в нашето тяло дългите вериги от протеини се сгъват, за да образуват функционални форми, които им позволяват да изпълняват специфични задачи като създаване на антитела за борба с инфекцията, поддържане на клетки или транспортиране на молекули.

Понякога този процес се обърка, което води до “неправилно нагънати” протеини, които се събират заедно, за да образуват агрегати. Неправилно нагънатите протеини могат да растат и да се фрагментират, създавайки семена, които се разпространяват в мозъка, за да образуват нови бучки.

Натрупването на протеинови отпадъци започва в началото на невродегенеративния процес на заболяването – много преди появата на симптомите и загубата на мозъка. Като изследователи искахме да видим дали елиминирането или забавянето на разпространението на тези протеинови отпадъчни продукти и техните семена може да спре или забави прогресията на болестта.

Целева изхвърляне на отпадъци

Глимфатната система премахва отпадъчните продукти, включително токсичните протеини, от мозъка.

Тази мозъчна мрежа от пълни с течност пространства, известна като пространства на Вирхов-Робин, е предимно изключена, докато сме будни. Но той се включва по време на сън, за да доставя съединения, необходими за мозъчната функция и да се отърве от токсичните отпадъци.

Това може да обясни защо всички големи и малки същества (дори мухи) се нуждаят от сън, за да оцелеят. (Интересно е, че китовете и делфините редуват съня си между мозъчните полукълба, като поддържат другото полукълбо будно, за да наблюдават хищници и ги предупреждават да дишат!)

двойка делфини под водата
За разлика от нас, делфините спят с едната страна на мозъка си в даден момент. Кредит на изображението: Unsplash/NOAA, CC BY

С напредването на възрастта качеството на съня намалява и рискът от невродегенеративни заболявания, включително ALS, се увеличава.

Нарушенията на съня също са често срещан симптом на ALS и изследванията показват, че дори една нощ без сън може да доведе до повишено натрупване на токсични протеинови отпадъци в мозъка. Като такива смятахме, че глимфатичната функция може да бъде нарушена при ALS.

Стареещи мишки

За да проучим това, се обърнахме към мишки. Животните са генетично проектирани да експресират човешки TDP-43 – протеинът, замесен в ALS. Чрез хранене на тези мишки с храна, съдържаща антибиотик (доксициклин), успяхме да деактивираме експресията на протеина TDP-43 и те остаряха нормално. Но когато мишките преминат към нормална храна, експресията на TDP-43 се активира и неправилно нагънатите протеини започват да се натрупват.

С течение на времето мишките показват класическите признаци на ALS, включително прогресивни мускулни увреждания и мозъчна атрофия.

Използвайки ядрено-магнитен резонанс (MRI), за да видим структурата на мозъка, ние изследвахме глимфатната функция при тези мишки само три седмици след активиране на експресията на TDP-43.

Докато наблюдавахме как глимфатната система започва да работи, видяхме, че мишките TDP-43 имат по-лош глимфатичен клирънс от контролните мишки, които не са били генетично модифицирани. Важно е да се отбележи, че тези разлики се наблюдават много рано в процеса на заболяването.

Нашето проучване предоставя първите доказателства, че глимфатната система може да бъде потенциална терапевтична цел при лечението на ALS.

Как можем да подобрим лимфната функция?

Не всички сънят е еднакъв. Сънят включва както сън с бързо движение на очите (REM), така и сън без REM. Този последен етап включва бавен сън на вълни – когато глимфатичната система е най-активна. Терапията за сън, която подобрява тази фаза, може да се окаже особено полезна за предотвратяване на заболявания като ALS.

Смята се, че позицията за сън също влияе върху глимфатичния клирънс.

Изследвания при гризачи показват, че глимфатичният клирънс е по-ефективен в странично (или легнало настрани) положение в сравнение с легнало (по гръб) или легнало (легнало по корем) позиции. Причините за това все още не са напълно изяснени, но може да са свързани с ефектите на гравитацията, компресията и разтягането на тъканите.

Изборът на начин на живот също може да бъде полезен за подобряване на лимфната функция. Омега-3, открити в морската риба, отдавна се смята, че са полезни за здравето и намаляват риска от невродегенеративни заболявания. Нови изследвания показват, че тези ползи може да се дължат отчасти на положителния ефект на омега-3 върху глимфатичната функция.

Доказано е, че умерената консумация на алкохол подобрява изхвърлянето на отпадъци. При проучвания върху мишки е доказано, че както краткосрочното, така и дългосрочното излагане на малки количества алкохол стимулира глимфатичната функция, докато високите дози имат обратния ефект.

Доказано е, че упражненията също са полезни.

Всички тези проучвания показват, че малки промени в начина на живот могат да подобрят изхвърлянето на мозъчни отпадъци, за да сведат до минимум риска от невродегенеративно заболяване. След това изследванията трябва да се съсредоточат върху терапии, които са насочени директно към глимфатната система, за да помогнат на тези, които вече страдат от тези инвалидизиращи състояния.Разговорът

Дейвид Райт, доцент по медицински изображения, Университет Монаш

Тази статия е препубликувана от The Conversation под лиценз Creative Commons. Прочетете оригиналната статия.

Add Comment