Солената течност редовно се промива през мозъка, за да изчисти токсините и отпадъците, но след инсулт тази течност залива органа, като удавя клетките му.
Отокът в мозъка, известен като мозъчен оток, се появява след инсулт, докато водата се влива в мозъчните клетки и пространството около тях. Години наред учените смятали, че тази излишна течност идва от кръв, но нови доказателства сочат, че водата извира изцяло от друг източник: богата на натрий цереброспинална течност, която прониква в мозъка. Тези резултати идват както от живи миши модели, така и от човешка тъкан.
Откритията, публикувани на 30 януари в списание Science, сочат потенциални лечения за подтискане на отока в мозъка и подобряване на възстановяването на пациентите след инсулт.
Цикълът на измиване се обърка
Инсултите се появяват, когато запушването запуши кръвоносен съд в мозъка или съд напълно се разруши. Без адекватно снабдяване с енергия мозъчните клетки вече не могат да контролират кои частици преминават през мембраните им. След минути невроните набъбват като препълнени плажни топки и започват да се късо съединяват, натрупват щети и умират. Часове по-късно плътно изтъканата тъкан, облицоваща кръвоносни съдове в мозъка, кръвно-мозъчната бариера, също започва да функционира неправилно и целият орган поема вода.
"Повече от 60 години хората смятат, че това натрупване на течност идва от кръвта" изтича през компрометираната кръвно-мозъчна бариера, заяви ръководителят на изследването д-р Умберто Местре, клиник и настоящ докторант в Медицински център на Университета в Рочестър ( URMC) Център за транслационна невромедицина. Но мозъчният оток възниква много преди да се разруши кръвно-мозъчната бариера, което кара Местре и неговите колеги да се чудят дали водата всъщност идва от някъде другаде.
"Никой не е гледал тези алтернативни източници на течност", каза Местре. Цереброспиналната течност, която представлява около 10% от течността, намираща се в черепната кухина на бозайниците, се открои като обещаващ кандидат, добави той.
В мозъка цереброспиналната течност протича през глимфната система, мрежа от тръби, които се навиват по пътеки, издълбани от вените и артериите на органа, според доклад от 2015 г. в списанието Neurochemical Research. Течността тече точно извън кръвоносните съдове, задържана на място от "тунел във формата на поничка" от клетки. (Представете дължина на жица, представляваща артерия, разположена вътре в гумен маркуч, който действа като външния тунел, изпълнен с течност.) Тъй като мускулите по артериите се свиват, близката цереброспинална течност се изтласква по своя път и поема метаболитни отпадъци върху начинът. Освен, че изнася боклука, глимфната система може също да помогне за разпределението на мазнини, захари и други важни съединения в мозъка.
Въпреки че е от решаващо значение за здравия мозък, вследствие на инсулт, глимфната система оказва сено и прогонва появата на оток, Местре и неговите съавтори откриха. "Цереброспиналната течност всъщност е основният двигател на подуване веднага след настъпването на инсулта", каза Местре.
Престоя на потопа
Ролята на цереброспиналната течност при инсулт избягва учените от десетилетия, отчасти, защото не съществува технология, която да наблюдава инсулт, който се развива в реално време, каза Местре.
Той и неговите съавтори комбинираха няколко техники, за да наблюдават промяната в потока на течността при мишки, преживели инсулт. Екипът надникна в мозъка на животните, използвайки MRI и двуфотонен микроскоп, който използва леки и флуоресцентни химикали за изобразяване на живи тъкани. "По принцип можем да представим какво прави цереброспиналната течност, докато инсултът се случва", каза Местре. Чрез вливане на течността с радиоактивни частици изследователите биха могли също да определят как скоростта на потока се променя с течение на времето.
Използвайки тези методи, екипът определи, че отокът улавя мозъка на мишката "още 3 минути" след инсулт, много преди кръвно-мозъчната бариера да започне да изтича, каза Местре. Като късо съединение на мозъчните клетки, те изхвърлят химични пратеници, известни като невротрансмитери и калий, в пространството отвъд мембраните им. Клетките в близост реагират на притока на химикали и от своя страна на късо съединение. Докато тези електрически бури преминават през мозъка, мускулите в кръвоносните съдове се свиват и създават джоб пространство между себе си и заобикалящата гимфна система. Солената цереброспинална течност се всмуква в получения вакуум, дърпайки водни молекули заедно с нея.
"Където и да се натрупва натрий, водата ще го последва", каза Местре. Екипът можеше да наблюдава как тази игра на последващия лидер се развива в избрани области на мозъка, но не може да проследи потока на водата в целия орган наведнъж. Използвайки компютърен модел за симулиране на цялата глимфна мрежа, те обаче успяха да предскажат как свиващите кръвоносни съдове ще задвижват потока на водата през цял мозък на мишката след инсулт.
За да свържат точките между мишки и хора, авторите изследвали мозъчната тъкан на пациенти, починали от исхемичен инсулт, при което кръвен съсирек блокира кръвоносен съд в мозъка. Мишките и мозъците на човека са натрупали течност в същите региони, а именно области, през които глимфната система протича и събира отпадъци. Като се има предвид силната връзка между животни и хора, "тези открития биха могли да дадат концептуална основа за разработване на алтернативни стратегии за лечение", отбелязват авторите.
Екипът тества една от тези стратегии при мишки, като блокира воден канал на астроцити, клетки в мозъка, които помагат за насочване на водата през глимфната система. Мишките, които липсваха на канала, по-бавно развиват оток след инсулт, което предполага, че подобно лечение може да покаже обещание при пациенти с хора. В допълнение към блокирането на водния поток, бъдещите лечения потенциално могат да предотвратят оток, като забавят разпространението на индуцирана от удар електрическа активност в мозъка, добавят авторите. Тези електрически бури продължават да преследват мозъка в продължение на дни след инсулт, като подбуждат оток всеки път, когато се случат.
Вредните вълни от електрическа активност, наблюдавани при исхемичен удар, също се появяват в съгласие с "практически при всяко нараняване", каза Местре. Новото проучване намеква, че глимфната система може да играе роля при състояния, при които има кървене в и около мозъка, травматично увреждане на мозъка и дори мигрена, въпреки че подобни връзки остават „чисто спекулативни“. Някой ден глимфната система може да предложи на лекарите съвсем нова стратегия за лечение на остри мозъчни травми, каза Местре.
