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

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

Няма известно лечение. но наскоро, изучавахме мишки и идентифицира нова цел в борбата срещу това опустошително заболяване: системата за изчистване на мозъчните отпадъци.

Невродегенеративни заболявания – включително болестта на Паркинсон, Алцхаймер и множествената склероза – споделят много прилики, въпреки че техните клинични симптоми и прогресия на заболяването може да изглеждат много различни. Честотата на тези заболявания се увеличава с възрастта. Те са прогресивни и безмилостни и водят до постепенна загуба на мозъчна тъкан. Виждаме също, че отпадъчните протеини се натрупват в мозъка.

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

Протеинови вериги, гънки и неправилни гънки

Вътре в телата ни дългите протеинови вериги се сгъват, за да образуват функционални форми, които им позволяват да работят конкретни 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 нагънатият протеин може да расте и да се фрагментира, създавайки семена, които се разпространяват в мозъка, за да образуват нови клъстери.

Натрупването на отпадъчни протеини започва рано в процеса на невродегенеративното заболяване – много преди появата на симптомите и загубата на мозък. Като изследователи искахме да видим дали елиминирането или забавянето на разпространението на тези отпадъчни протеини и техните семена може да спре или забави прогресията на болестта.

Насочени към премахване на отпадъци

В глимфатична система премахва отпадъците, включително токсичните протеини, от мозъка.

Тази мозъчна мрежа от пълни с течност пространства, известна като Пространства Вирхов-Робин, най-често се изключва, докато сме будни. Но той се задейства по време на сън, за да разпредели съединения, които са от съществено значение за мозъчната функция и да се отърве от токсичните отпадъци.

Това може да обясни защо всички съществаголям и малък (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 напредване на възрастта качеството на съня отпада и рискът от невродегенеративни заболявания, включително ALS, се увеличава.

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

Стареещи мишки

За да проучим това, потърсихме мишки. Животните бяха генетично модифицирани, за да експресират човешки TDP-43 – протеинът, замесен в ALS. Чрез хранене на тези мишки с храна, съдържаща антибиотик (доксициклин), успяхме да изключим експресията на протеин TDP-43 и те остаряха нормално. Но когато мишките преминат към нормална храна, експресията на TDP-43 се включва 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 включване 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, че тези разлики се наблюдават много рано в процеса на заболяването.

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

Как можем да подобрим глимфатичната функция?

Не всички сънят е еднакъв. Сънят включва както бързо движение на очите (REM), така и не-REM сън. Този последен етап включва бавен сън на вълни – когато глимфатната 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 също, че позицията за сън влияе на глимфатичния клирънс.

Изследванията, проведени при гризачи са демонстрирано глимфатичният клирънс е най-ефективен в странично (или легнало странично) положение в сравнение с легнало (на гърба) или легнало (отпред) положение. Причините за това все още не са напълно изяснени, но вероятно са свързани с ефектите на гравитацията, компресията и разтягането на тъканта.

Изборът на начин на живот също може да бъде полезен за подобряване на глимфатичната функция. Омега 3, открит в морски риби, отдавна се смята за полезен за здравето и намалява риска от невродегенеративни заболявания. Ново изследване показва, че тези ползи може отчасти да се дължат на положителния ефект на Омега-3 върху глимфатната функция.

Доказано е, че умерената консумация на алкохол подобрява изчистването на отпадъците. При изследвания върху мишки, както краткосрочно, така и дългосрочно излагане на Доказано е, че малки количества алкохол повишават глимфатичната функция докато високите дози имат обратен ефект.

Упражнение също е доказано, че е полезен.

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

Дейвид Райтдоцент по медицинска образна диагностика, Университет Монаш

Тази статия е препубликувана от Разговорът под лиценз Creative Commons. Прочетете оригинална статия.

window.fbAsyncInit = function() {
FB.init({
appId : ‘1634389153445458’,
xfbml : true,
version : ‘v2.5’
});
};
(function(d, s, id){
var js, fjs = d.getElementsByTagName(s)[0];
if (d.getElementById(id)) {return;}
js = d.createElement(s); js.id = id;
js.src = “https://connect.facebook.net/en_US/sdk.js”;
fjs.parentNode.insertBefore(js, fjs);
}(document, ‘script’, ‘facebook-jssdk’));