Очистка стареющего мозга: ученые восстанавливают систему удаления отходов мозга
Болезнь Альцгеймера, Паркинсона и другие неврологические расстройства можно рассматривать как заболевания «грязного мозга», при которых мозгу трудно избавиться от вредных отходов. Старение является ключевым фактором риска, поскольку по мере того, как мы становимся старше, способность нашего мозга удалять токсичные накопления замедляется. Однако новые исследования на мышах показывают, что можно обратить вспять эффекты, связанные со старением, и восстановить процесс очистки мозга от отходов.
«Это исследование показывает, что восстановление функции шейных лимфатических сосудов может существенно ускорить замедление выведения отходов из мозга, связанное с возрастом», — сказал Дуглас Келли, доктор философии, профессор машиностроения в Школе инженерии и прикладных наук имени Хаджима при Университете Рочестера.
«Более того, это было достигнуто с помощью препарата, который уже используется клинически, предлагая потенциальную стратегию лечения». Келли является одним из ведущих авторов исследования, опубликованного в журнале Nature Aging, вместе с Майкен Недергаард, доктором медицины, доктором наук, содиректором Центра трансляционной нейромедицины при Университете.
Впервые описанная Недергаард и ее коллегами в 2012 году, глимфатическая система представляет собой уникальный процесс удаления отходов мозга, который использует спинномозговую жидкость (СМЖ) для вымывания избытка белков, вырабатываемых энергетически голодными нейронами и другими клетками мозга во время нормальной активности. Это открытие указало путь для потенциальных новых подходов к лечению заболеваний, обычно связанных с накоплением белковых отходов в мозге, таких как болезнь Альцгеймера (бета-амилоид и тау) и болезнь Паркинсона (альфа-синуклеин).
В здоровом и молодом мозге глимфатическая система хорошо справляется с вымыванием этих токсичных белков. Однако с возрастом эта система замедляется, подготавливая почву для этих заболеваний.
Сеть крошечных насосов вытягивает отходы из мозга
После того, как СМЖ в черепе нагружена белковыми отходами, она должна попасть в лимфатическую систему и, в конечном итоге, в почки, где она перерабатывается вместе с другими отходами организма . Новое исследование объединяет передовые методы визуализации и отслеживания частиц, чтобы впервые подробно описать маршрут через шейные лимфатические сосуды в шее, по которому половина грязной СМЖ покидает мозг.
Помимо измерения потока спинномозговой жидкости, исследователи смогли наблюдать и регистрировать пульсацию лимфатических сосудов в области шеи, которая помогает выводить спинномозговую жидкость из мозга.
«В отличие от сердечно-сосудистой системы, которая имеет один большой насос, сердце, жидкость в лимфатической системе транспортируется сетью крошечных насосов», — сказал Келли. Эти микроскопические насосы, называемые лимфангионами, имеют клапаны для предотвращения обратного тока и соединены вместе, один за другим, образуя лимфатические сосуды.
Исследователи обнаружили, что по мере старения мышей частота сокращений снижалась, а клапаны выходили из строя. В результате скорость оттока грязной спинномозговой жидкости из мозга старых мышей была на 63 процента медленнее, чем у молодых животных.
Известный препарат возобновляет поток очищающих мозг жидкостей
Затем команда решила проверить, смогут ли они оживить лимфангионы, и обнаружила препарат под названием простагландин F2α, гормоноподобное соединение, которое обычно используется в медицине для стимуляции родов и известно тем, что оно способствует сокращению гладких мышц. Лимфангионы выстланы гладкомышечными клетками , и когда исследователи применили препарат к шейным лимфатическим сосудам у старых мышей, частота сокращений и поток грязной спинномозговой жидкости из мозга увеличились, вернувшись к уровню эффективности, обнаруженному у молодых мышей.
«Эти сосуды удобно расположены у поверхности кожи, мы знаем, что они важны, и теперь мы знаем, как ускорить функцию», — сказал Келли. «Можно увидеть, как этот подход, возможно, в сочетании с другими вмешательствами, может стать основой для будущих методов лечения этих заболеваний».