Οι επιστήμονες ανακαλύπτουν το σύστημα αποχέτευσης των τοξικών αποβλήτων του εγκεφάλου, που λειτουργεί κυρίως κατά τη διάρκεια του ύπνου
Ο ανθρώπινος εγκέφαλος ζυγίζει περίπου 1.400 γραμμάρια, δηλαδή γύρω στο 2% του σωματικού βάρους του μέσου ενήλικα, αλλά καταναλώνει το 20% - 25% της Ενέργειας που καταναλώνει συνολικά ο ανθρώπινος οργανισμός. Σε αυτήν τη διαδικασία παράγει σχετικά μεγάλες ποσότητες δυνάμει τοξικών πρωτεϊνικών αποβλήτων και μικρότερων βιολογικών μορίων, αποβλήτων του μεταβολισμού. Κάθε μέρα, ο εγκέφαλος του ενήλικα αποβάλλει σχεδόν 2 γραμμάρια κατεστραμμένων πρωτεϊνών, που πρέπει να αντικατασταθούν από φρεσκοφτιαγμένες λειτουργικές πρωτεΐνες. Αυτό σημαίνει ότι περίπου 52 γραμμάρια αποβλήτων αντικαθίστανται μέσα σε ένα μήνα, ενώ μέσα σε ένα έτος η ποσότητα υλικού, που αποβάλλεται και προσκτάται από τον εγκέφαλο, ισούται με το βάρος του!
Υδραυλικά
Για να επιβιώσει ως όργανο, ο εγκέφαλος πρέπει να έχει κάποιον τρόπο να αποχετεύει τα απόβλητα. Αλλά μέχρι πρόσφατα, τα ...υδραυλικά του εγκεφάλου παρέμεναν μυστηριώδη από πολλές πλευρές. Παρέμεναν ερωτήματα ως προς την έκταση που τα ίδια τα εγκεφαλικά κύτταρα επεξεργάζονταν τα απόβλητά τους, ή αν αυτά μεταφέρονταν έξω από το νευρικό σύστημα, για διάθεση. Οπως επίσης, το ερώτημα γιατί η εξέλιξη δεν οδήγησε σε κάποιο βιολογικό σύστημα που να επιτρέπει στον εγκέφαλο να παραδίδει τα απόβλητά του σε άλλα πιο εξειδικευμένα όργανα του σώματος για τη διαχείριση των αποβλήτων, όπως το συκώτι, που είναι το κέντρο διάθεσης και ανακύκλωσης των αποβλήτων του οργανισμού.
Πριν από 5 χρόνια, ομάδα επιστημόνων άρχισε να ξεδιαλύνει τον τρόπο που ο εγκέφαλος εξαλείφει τις κατεστραμμένες πρωτεΐνες και τα άλλα απόβλητά του. Επιπλέον, άρχισαν να διερευνούν, πώς οι παρεμβολές σε αυτές τις βιολογικές διαδικασίες μπορούν να οδηγήσουν στην εμφάνιση νευροεκφυλιστικών ασθενειών, καθώς η διακοπή ή η μείωση της αποτελεσματικότητας απομάκρυνσης κατεστραμμένων πρωτεϊνών, προφανώς θα οδηγήσει στη συσσώρευσή τους μέσα και γύρω από τα νευρικά κύτταρα.
Ενα τρίτο
Οι ερευνητές ανακάλυψαν ένα άγνωστο σύστημα για την απομάκρυνση πρωτεϊνών και άλλων αποβλήτων από τον εγκέφαλο και διαπίστωσαν ότι αυτό το σύστημα είναι πιο δραστήριο κατά τη διάρκεια του ύπνου. Η ανάγκη της απομάκρυνσης τοξικών αποβλήτων από τον εγκέφαλο, ίσως είναι απάντηση στο ερώτημα γιατί χρειάζεται ο ύπνος και γιατί οι άνθρωποι περνάνε το ένα τρίτο της ζωής τους σε κατάσταση μη εγρήγορσης. Οι επιστήμονες θεωρούν βέβαιο ότι η πλήρης κατανόηση του τι συμβαίνει όταν δυσλειτουργεί αυτό το σύστημα θα οδηγήσει σε νέες διαγνωστικές τεχνικές και θεραπείες για μια σειρά νευρολογικών ασθενειών.Ηταν ήδη γνωστό ότι συσσωματώματα πρωτεϊνών σχηματίζονται στον εγκέφαλο, όταν εκδηλώνονται ασθένειες όπως το Αλτσχάιμερ, ή το Πάρκινσον. Αυτά τα συσσωματώματα παρεμποδίζουν τη διάδοση των ηλεκτρικών και χημικών σημάτων μέσα στον εγκέφαλο, προκαλώντας τελικά ανήκεστο βλάβη. Μάλιστα, η παθολογία των Αλτσχάιμερ, Πάρκινσον και άλλων νευροεκφυλιστικών ασθενειών που συνδέονται συνήθως με τη γήρανση, μπορεί να αναπαραχθεί τεχνητά σε πειραματόζωα με την εξαναγκασμένη υπερπαραγωγή αυτών των συσσωματωμάτων πρωτεϊνών.
Λεμφικές οδοί
Στις περισσότερες περιοχές του σώματος, ένα δίκτυο πολυδαίδαλων αγγείων, γνωστών ως λεμφικό σύστημα, αφαιρεί κατεστραμμένες πρωτεΐνες και προϊόντα του μεταβολισμού από τους ιστούς. Το υγρό που μεταφέρει τα απόβλητα κινείται μέσα από αυτό το δίκτυο ανάμεσα στα κύτταρα. Συλλέγεται αρχικά από τους μικρότερους αγωγούς, που οδηγούν σε μεγαλύτερους κ.ο.κ. μέχρι να καταλήξουν τελικά σε κάποια αιμοφόρα αγγεία. Αυτό το σύστημα αγωγών παρέχει και μια δίοδο για την ανοσολογική άμυνα του οργανισμού, επειδή σε διάφορα σημεία στην έκταση του λεμφικού συστήματος υπάρχουν οι λεμφαδένες, χώροι συγκέντρωσης λευκών αιμοσφαιρίων.
Επί έναν αιώνα, οι νευροεπιστήμονες θεωρούσαν ότι το λεμφικό σύστημα δεν υπάρχει στον εγκέφαλο και το νωτιαίο μυελό. Η κυρίαρχη άποψη ήταν ότι ο εγκέφαλος φρόντιζε ο ίδιος για την εξάλειψη των αποβλήτων. Αποδεικνύεται ότι δεν είναι ακριβώς έτσι. Τα αιμοφόρα αγγεία του εγκεφάλου περιβάλλονται από τους περιαγγειακούς χώρους, δομές σαν σωλήνες μεγαλύτερης διαμέτρου, που τα περιβάλλουν. Το εσωτερικό τοίχωμα αυτών των μεγαλύτερων αγγείων σχηματίζεται από αγγειακά κύτταρα, κυρίως ενδοθηλιακά και λεία μυικά κύτταρα. Αλλά το εξωτερικό τοίχωμα είναι μοναδικό και υπάρχει μόνο στον εγκέφαλο και το νωτιαίο μυελό, αποτελούμενο από τις προεκτάσεις ειδικών νευρικών κυττάρων, που ονομάζονται αστροκύτταρα. Τα αστροκύτταρα είναι υποστηρικτικά κύτταρα της λειτουργίας των νευρώνων, που επιτελούν πλειάδα βοηθητικών λειτουργιών γι' αυτά. Τα αστροκυτταρικά ακροπόδια περιβάλλουν πλήρως τις αρτηρίες, τα αιμοφόρα αγγεία και τις φλέβες. Η κοιλότητα που σχηματίζεται ανάμεσα σε αυτό το εξωτερικό τοίχωμα και το τοίχωμα των αγγείων του κυκλοφορικού, παραμένει γενικά ελεύθερη από εμπόδια, επιτρέποντας τη ροή υγρού που ξεπλένει τον εγκέφαλο από τα απόβλητα.
Αναγκαιότητα ο καλός ύπνος
Οι επιστήμονες γνώριζαν την ύπαρξη του περιαγγειακού χώρου, αλλά ως πρόσφατα δεν είχαν εντοπίσει τη λειτουργικότητά του. Τώρα αντιλαμβάνονται ότι πρόκειται για την εγκεφαλική εκδοχή του λεμφικού συστήματος. Του έδωσαν το όνομα γλοιολεμφικό (glymphatic), καθώς τα αστροκύτταρα είναι ένα από τα είδη γλοίων, δηλαδή κυττάρων που βοηθούν στη λειτουργία των κατεξοχήν νευρικών κυττάρων, των νευρώνων.
Μια από τις πρωτεΐνες που αποβάλλονται από το γλοιολεμφικό σύστημα είναι το βήτα - αμυλοειδές. Αυτή η πρωτεΐνη όταν παραμείνει στον εγκέφαλο δημιουργεί τις χαρακτηριστικές πλάκες που συνοδεύουν πάντα την εκδήλωση του Αλτσχάιμερ. Επειδή ήταν γνωστό από επιδημιολογικές μελέτες ότι η εκδήλωση της ασθένειας είναι πιο πιθανή σε όσους δεν κοιμούνται αρκετές ώρες κατά τη μέση ηλικία, οι ερευνητές αναζήτησαν συσχέτιση της λειτουργίας του γλοιολεμφικού συστήματος με τον ύπνο. Χρησιμοποιώντας την τεχνική της μικροσκοπίας δύο φωτονίων, διαπίστωσαν ότι η ροή μέσω του γλοιολεμφικού συστήματος, αυξάνεται κατά 60% κατά τη διάρκεια του ύπνου, σε σχέση με τη ροή σε περίοδο εγρήγορσης. Ενας νευροδιαβιβαστής, η νορεπινεφρίνη ρυθμίζει τη συστολή του γλοιολεμφικού συστήματος και κατά συνέπεια τη ροή μέσα απ' αυτό. Τα επίπεδα νορεπινεφρίνης είναι χαμηλότερα κατά τη διάρκεια του ύπνου.
