Glymfaattisen järjestelmän ymmärtäminen

Alla oleva materiaali on muokattu SfN:n lyhytkurssista The Glymphatic System (Glymfaattinen järjestelmä), jonka ovat kirjoittaneet Nadia Aalling, MSc, Anne Sofie Finmann Munk, BSc, Iben Lundgaard, PhD, ja Maiken Nedergaard, MD, DMSc. Lyhytkurssit ovat päivän mittaisia tieteellisiä koulutuksia uusista neurotieteellisistä aiheista ja tutkimustekniikoista, jotka järjestetään päivää ennen SfN:n vuosikokousta.

Glymfaattinen järjestelmä on verisuoniverkosto, joka tyhjentää jätteet keskushermostosta (CNS) lähinnä unen aikana. Viimeaikaiset todisteet viittaavat siihen, että glymfaattinen järjestelmä voi olla häiriintynyt ja vaikuttaa osaltaan joihinkin aivosairauksiin.

Serebrospinaalineste (CSF) virtaa valtimoita pitkin ja pakotetaan aivoihin tulevien pienempien verisuonten vieressä oleviin tiloihin. Siellä se vaihtuu interstitiaalisen nesteen – aivosoluja ympäröivän nesteen – kanssa usein astrosyyttien, gliasolujen, ilmaiseman kanavan kautta, joiden jalat ympäröivät aivojen kapillaareja ympäröivää tilaa muodostaen glymfaattisen verisuoniston.

Glymfaattinen kuljetus käyttää energiaa valtimoiden sykkeestä ja paineesta, joka syntyy aivoselkäydinnesteen muodostuessa, sekä vielä tuntemattomista voimista. Tämä vuorovaikutus johtaa jätetuotteiden, kuten aineenvaihduntatuotteiden ja proteiinien, keräämiseen ja niiden siirtämiseen CSF:ään, joka kuljettaa ne ulos aivoista paikkoihin, joihin CSF valuu.

Glymfaattinen järjestelmä on aktiivisin jyrsijöiden unen aikana ja vähiten aktiivinen eläinten ollessa hereillä.

Tutkijat ovat osoittaneet, että eläinten nukkuessa myös interstitiaalisen tilan tilavuus kasvaa, mikä viittaa siihen, että lisääntyneen glymfaattisen toiminnan mahdollistaa se, että interstitiaalisen ja aivo-selkäydinnesteen väliselle vaihdolle on enemmän tilaa.

Univaje vaikuttaa järjestelmään vaikuttamalla sen astrosyyttien ilmentämän kanavan sijaintiin, jonka kautta suuri osa vaihdosta tapahtuu. Ikääntyminen häiritsee myös glymfaattista toimintaa ja tämän kanavan oikeaa lokalisaatiota, mutta liikunta voi lieventää ikääntymisen haitallisia vaikutuksia hiirillä, mikä viittaa yhteen mahdolliseen tapaan, jolla liikunta on neuroprotektiivista.

Syitä, joiden vuoksi ikääntyminen voi häiritä glymfaattista toimintaa, ovat muun muassa seuraavat: nestemäisen verenkierron väheneminen, verisuonten vähentynyt joustavuus ja sen vuoksi vähentynyt pulssittaminen sekä glymfaattisia verisuonia synnyttävien gliasolujen muutokset. Aivojen ikääntyminen on yksi tärkeimmistä neurologisten sairauksien kehittymiseen vaikuttavista tekijöistä.

Monien neurodegeneratiivisten sairauksien, kuten Alzheimerin taudin (AD), ensisijainen syy on proteiinien aggregaatio.

Jyrsijöiden unen tai nukutuksen aikana glymfaattinen järjestelmä puhdistaa aggregoituneita proteiineja, kuten amyloidi-beetaa, joka on AD:n aikana aivoihin muodostuvien plakkien pääkomponentti. Amyloidi-beetaproteiinin kertyminen voisi edelleen vähentää glymfaattista kuljetusta. Alzheimerin tautia sairastavat nukkuvat huonommin kuin terveet, mikä saattaa myös heikentää glymfaattisen järjestelmän toimintaa.

Mahdollisen Alzheimerin taudissa ilmenevän toimintansa lisäksi glymfaattisen järjestelmän heikentymisellä voi olla merkitystä myös traumaattisissa aivovammoissa, kortikaalisesti leviävässä masennuksessa ja aivohalvauksessa.

Eläinmallit ovat osoittaneet, että heikentynyt glymfaattinen kuljetus voi edeltää Alzheimerin taudin kehittymistä; tutkijat olettavatkin, että glymfaattisen kuljetuksen lisääminen saattaisi lykätä taudin puhkeamista.

Havainto, että liikunta näyttää ylläpitävän glymfaattista toimintaa, voi johtaa uusiin hoitoihin, jotka ovat todennäköisesti tehokkaimpia, kun niitä käytetään varhaisessa vaiheessa taudin puhkeamista. Tapoja arvioida glymfaattista virtausta magneettikuvauksella tai positiivisella emissiotomografialla kehitetään parhaillaan kliinisinä diagnostisina välineinä.

On myös mahdollista, että glymfaattista järjestelmää koskeva tuleva työ paljastaa sille muitakin tehtäviä kuin jätteiden poistaminen, kuten kasvutekijöiden tai lääkkeiden toimittaminen.