Tudomány a hírekben

Kommunikációs vonalak megnyitása a kutatók és a szélesebb közösség között

egészséges

  • SITN Facebook oldal
  • SITN Twitter hírcsatorna
  • SITN Instagram oldal
  • SITN előadások a YouTube-on
  • SITN Podcast a SoundCloudon
  • Iratkozzon fel a SITN levelezőlistára
  • SITN Weboldal RSS-hírcsatorna

írta: Benjamin Andreone
Nick Lue figurái

Napi alma távol tartja az orvost, igaz?

A tápanyagok zöldségben gazdag étrenddel történő csomagolásától a testzsír megőrzéséig a napi testmozgás révén egész életünkben azt tanították, hogy az egészséges életmód választása jót tesz testünknek. Ami azonban titokzatosabb volt, az, hogy ugyanezek a döntések miként hatnak az elménkre.

A Rochesteri Egyetem Orvostudományi Központjának Nedergaard csoportjának kutatói az elmúlt néhány évben annak feltárását fedezték fel, hogy az egészséges életmódválasztás hogyan eredményezi az agy jobb működését. Legutóbb egy 2018 januárjában a Neuroscience Lettersben megjelent tanulmányban Nedergaard csapata bebizonyította, hogy a testmozgás segít eltávolítani az agy káros törmelékeit.

Az agy szemetes dilemmája

Az agy nagyon drága szerv. Noha a test tömegének csak 2 százalékát foglalja el, a test teljes energiájának körülbelül 20 százalékát használja fel a hatékony munkavégzés érdekében. Bár ez a nagy energiaigény lehetővé teszi számunkra, hogy megérezzük a világunkat, kommunikáljunk egymással és emlékezzünk arra, hogyan lehet minden reggel munkába állni, sajnos ennek költsége van.

Amikor az idegsejteknek nevezett agysejtek nagy mennyiségű energiát fogyasztanak, sok olyan szemetet köpnek ki, amely az agy körül lebeg, és megakadályozza annak normális működését. Ez a törmelék többnyire megmaradt fehérjékből áll, amelyek egyedül hagyva az agyra mérgező csomókat képezhetnek. Különösen a béta-fehérje amiloid csomósodása kapcsolódott az Alzheimer-kórban szenvedő emberek megismerésének, memóriájának és általános agyműködésének csökkenéséhez.

A legtöbb szervben a nyirokrendszer hulladéklerakó gyárként működik, hogy eltávolítsa a káros törmeléket. A nyirokrendszer - amely elsősorban a testet bejáró erek kiterjedt sorozatából áll - nyiroknak nevezett folyadékot termel. A nyirok minden szerven átáramlik, felmossa a törmeléket, és a csatornák hálózatába mossa, amely végül az erekbe folyik. A vérbe kerülve a törmelék továbbjut a vesékbe és a májba, ahol a szervezetből kiürül.

Logikus, hogy az agynak is lenne hulladékártalmatlanító rendszere a mérgező törmelék felhalmozódásának megakadályozása érdekében. A tudósok azonban évtizedek óta nem tudták megfigyelni az agyban ható nyirokrendszert. Ez a rejtély arra késztette egyeseket, hogy találgassanak arra, hogy talán az agynak alternatív módja van a hulladék kiöblítésére.

Hulladéklerakó rendszer az agyunkban

A nagy törés több évvel ezelőtt következett be, amikor Nedergaard és munkatársai felfedezték, hogy a cerebrospinalis folyadék - egy testfolyadék, amely rendesen körülveszi az agyat és párnának szolgál a koponyában - az agy nyirokaként is működik. Képalkotó kísérletek végrehajtásával az egerek agyában vizualizálták az agyba bejutó és az agyba áramló cerebrospinális folyadékot, végül ugyanabba a csatornába áramoltak, amelyet a nyirokrendszer a test többi részén használt. Ami a legjobb, hogy a cerebrospinális folyadék káros amiloid bétát vitt magával az útra, kitisztítva azt az agyból. Míg a kutatók úgy döntöttek, hogy a béta amiloid clearance-ére összpontosítanak, a többi fehérje megmaradt valószínűleg az agyból.

1. ábra: A glymfatikus rendszer agyi hulladék-ártalmatlanító rendszerként szolgál. A cerebrospinális folyadék (világoskék) az agyi ereket körülvevő gyűrű alakú terekben található (piros). A Glia (narancssárga) hozzáférést biztosít az agyi gerincvelői folyadékhoz az agyhoz. Amint a cerebrospinális folyadék átfolyik az agyon (világoskék nyilak), összegyűjti az idegsejtek által termelt törmeléket (fekete pontok) (lila). A törmeléket azután eltávolítják az agyból a nyirokrendszer által használt csatornák hálózatán keresztül (sötétkék).

Nedergaard kezdeti munkája a cerebrospinális folyadék agyon keresztül történő áramlásának legfontosabb részleteit is leírta (1. ábra). Az agyat körülvevő cerebrospinális folyadék gyűrű alakú terekbe áramlik, amelyek körülveszik az agyi ereket. Ezek a terek portálként működnek a cerebrospinális folyadéknak az agy többi részébe való bejutásához, és a glia nevű agysejtek osztálya ezeknek a portáloknak a kapuőrjeként szolgál. A Glia körbefogja az ereket, és olyan sejtmechanizmusa van, amely felveszi a cerebrospinális folyadékot a gyűrű alakú terekből, és hozzáférést biztosít az idegsejtekhez és más agysejtekhez. Az agyon átfolyva a cerebrospinális folyadék összegyűjti a fehérjéket és egyéb törmelékeket, és a nyirokcsatornákba viszi, ezáltal megtisztítva az agyat a hulladéktól. E megfigyelések alapján Nedergaard az újonnan létrehozott agyi hulladék-ártalmatlanító rendszert „glimfatikus rendszerként” alkotta meg - a glia és a nyirok.

Mindez jó éjszakai alvásban

Könnyű elképzelni a mentális fiatalítás érzését egy jó éjszakai pihenés után, vagy azt, hogy az elme tisztábbnak tűnik-e egy kemény edzés után. Mint kiderült, ezeknek az életmód-választásoknak a kognitív előnyei a glimfatikus rendszerrel magyarázhatók. Nedergaard csoportjának munkája kapcsolatot teremtett az egészséges életmódnak tekintett viselkedés és a glimfatikus agyi clearance növekedése között.

Az első viselkedés, amelyet a csoport elemzett, az alvás volt. Az egereken végzett képalkotó kísérleteket ismét felhasználva a kutatók kimutatták, hogy a glymphaticus áramlás jelentősen megnőtt, amikor az egerek alvásba léptek. Ez a növekedés korrelál az alvó egerekben az amiloid béta kétszeres gyorsabb kiürülésével, szemben az ébren lévő egerekkel.

Míg az alvás köztudottan fontos az olyan funkcióknál, mint a memória kialakulása és a konszolidáció, ezek az adatok arra utalnak, hogy az alvás is kritikus fontosságú az agy káros törmelékeinek eltávolításához, lehetővé téve számára, hogy ébren vagyunk, minél jobban működjön. A Wisconsin-Madison Egyetem Beldlin csoportjának egy 2017-es tanulmánya megerősítette ezt az elképzelést azzal, hogy összefüggést mutatott ki a rossz alvás és az emberi Alzheimer-kór biológiai markereinek felépítése között.

Gyakorlat: a glymphatic rendszer működésének legújabb játékosa

Kimutatták, hogy a rendszeres testmozgás elősegíti az emberek memóriáját, javítja a hangulatot és csökkenti a szorongást. Nedergaard csoportjának ez év elején megjelent új tanulmánya kimutatta, hogy a testmozgás pozitívan befolyásolhatja a glymfatikus rendszer működését is. A vizsgálat során az egerek egyik csoportjának hozzáférést biztosítottak egy futókerékhez, míg egy másik egereknek nem volt lehetőségük mozgásra. Öt hét elteltével a testedző egerek több mint kétszeres növekedést mutattak a glymphaticus áramlásban az ülő csoporthoz képest.

Ezek az adatok magyarázatot adnak a testmozgás agynövelő hatásaira. A testmozgást követően megnövekedett glymphaticus áramlás lehet éppen az, amire az agynak szüksége van a törmelék eltávolításához és a legjobb működéséhez (2. ábra).

2. ábra: A testmozgás fokozza az agyi hulladék ártalmatlanítását. A Nedergaard csoport kutatásai azt mutatják, hogy a testmozgás növeli az agy törmelékének glimfatikus clearance-ét, lehetővé téve az agy optimális működését.

Meglepő módon Nedergaard csoportja megfigyelte az ébren lévő egerekben a testmozgás utáni növekedést a glymphaticus áramlásban. E vizsgálat előtt ilyen növekedést csak olyan egereknél tapasztaltak, amelyek vagy aludtak, vagy altattak. Ez a megfigyelés arra utal, hogy a testmozgás és az alvás egyaránt független és erőteljes hajtóereje az agyi hulladék ártalmatlanításának.

Az agy vitathatatlanul a test legösszetettebb szerve, ezért csak illő, hogy az agy egyedülálló módszert dolgozott ki a hulladék eltávolítására, hogy utat engedjen az új gondolatoknak és ötleteknek. A tudósok kezdik megérteni, hogy az egészséges életmód választása - legyen az elegendő alvás vagy a kora reggeli futás - egyszerű, de hatékony módszer lehet az agy hulladékkezelő rendszerének javára javítani.

Benjamin Andreone a Harvard Medical School idegtudományi programjának posztdoktori munkatársa és öregdiákja.