Sen oczyszcza mózg z toksyn i metabolitów
Ostatnia recenzja: 14.06.2024
Cała zawartość iLive jest sprawdzana medycznie lub sprawdzana pod względem faktycznym, aby zapewnić jak największą dokładność faktyczną.
Mamy ścisłe wytyczne dotyczące pozyskiwania i tylko linki do renomowanych serwisów medialnych, akademickich instytucji badawczych i, o ile to możliwe, recenzowanych badań medycznych. Zauważ, że liczby w nawiasach ([1], [2] itd.) Są linkami do tych badań, które można kliknąć.
Jeśli uważasz, że któraś z naszych treści jest niedokładna, nieaktualna lub w inny sposób wątpliwa, wybierz ją i naciśnij Ctrl + Enter.
Niedawne badanie opublikowane w Nature Neuroscience wykazało, że podczas znieczulenia i snu zmniejsza się oczyszczanie mózgu.
Sen to stan podatnej na bezczynność. Biorąc pod uwagę ryzyko związane z tą luką, sugeruje się, że sen może zapewnić pewne korzyści. Postawiono hipotezę, że sen oczyszcza mózg z toksyn i metabolitów poprzez układ glimfatyczny. To założenie ma ważne implikacje; na przykład zmniejszona detoksykacja spowodowana chronicznie złym snem może pogorszyć chorobę Alzheimera.
Mechanizmy i ścieżki anatomiczne usuwania toksyn i metabolitów z mózgu pozostają niejasne. Zgodnie z hipotezą glimfatyczną podstawowy przepływ płynu, napędzany gradientami ciśnienia hydrostatycznego wynikającymi z pulsacji tętnic, aktywnie usuwa sole z mózgu podczas snu wolnofalowego. Ponadto uspokajające dawki środków znieczulających zwiększają klirens. Nie wiadomo, czy sen zwiększa klirens poprzez zwiększony przepływ podstawowy.
W tym badaniu naukowcy zmierzyli ruch płynów i klirens mózgu u myszy. W pierwszej kolejności określono współczynnik dyfuzji izotiocyjanianu fluoresceiny (FITC)-dekstranu, barwnika fluorescencyjnego. FITC-dekstran wstrzyknięto do jądra ogoniastego i zmierzono fluorescencję w korze czołowej.
Pierwsze eksperymenty polegały na odczekaniu stanu ustalonego, wybieleniu barwnika w małej objętości tkaniny i określeniu współczynnika dyfuzji na podstawie prędkości przemieszczania się niebielonego barwnika do wybielonego obszaru. Technikę zweryfikowano poprzez pomiar dyfuzji dekstranu FITC w imitujących mózg żelach agarozowych, które zmodyfikowano w celu przybliżenia absorpcji optycznej i rozpraszania światła w mózgu.
Wyniki wykazały, że współczynnik dyfuzji FITC-dekstranu nie różnił się pomiędzy stanem znieczulenia i snu. Następnie zespół zmierzył oczyszczanie mózgu w różnych stanach czuwania. Użyli niewielkiej objętości barwnika fluorescencyjnego AF488 u myszy, którym wstrzyknięto sól fizjologiczną lub środek znieczulający. Barwnik ten swobodnie przemieszczał się w miąższu i może pomóc w dokładnym określeniu klirensu mózgu. Dokonano także porównań pomiędzy stanami czuwania i snu.
W maksymalnych stężeniach klirens u myszy leczonych solą fizjologiczną wynosił 70–80%, co wskazuje, że normalne mechanizmy usuwania nie zostały zaburzone. Jednakże, zaobserwowano znaczące zmniejszenie klirensu w przypadku stosowania środków znieczulających (pentobarbital, deksmedetomidyna i ketamina-ksylazyna). Dodatkowo klirens był również zmniejszony u śpiących myszy w porównaniu z myszami obudzonymi. Jednakże współczynnik dyfuzji nie różnił się znacząco między znieczuleniem a warunkami snu.
A. 3 lub 5 godzin po wstrzyknięciu AF488 do CPu mózgi zamrożono i podzielono na skrawki o grubości 60 μm. Średnią intensywność fluorescencji w każdym skrawku mierzono za pomocą mikroskopii fluorescencyjnej; następnie uśredniono średnie wartości intensywności grup czterech plasterków.
B. Średnią intensywność fluorescencji przeliczono na stężenie przy użyciu danych kalibracyjnych przedstawionych na rysunku uzupełniającym 1 i wykreślono w funkcji odległości przednio-tylnej od punktu wstrzyknięcia dla stanów czuwania (czarny), snu (niebieski) i znieczulenia KET-XYL (czerwony). Powyżej - dane po 3 godzinach. Poniżej - dane po 5 godzinach. Linie przedstawiają dopasowanie Gaussa do danych, a obwiednie błędów wskazują 95% przedziały ufności. Zarówno stężenia 3-, jak i 5-godzinne podczas znieczulenia KET-XYL (P
C. Reprezentatywne obrazy skrawków mózgu w różnych odległościach (przód-tył) od miejsca wstrzyknięcia AF488 po 3 godzinach (trzy górne rzędy) i 5 godzinach (trzy dolne rzędy). Każdy wiersz reprezentuje dane dla trzech stanów czuwania (czuwania, snu i znieczulenia KET-XYL).
Badanie wykazało, że klirens mózgu zmniejsza się podczas znieczulenia i snu, co zaprzecza wcześniejszym doniesieniom. Luz może się różnić w zależności od lokalizacji anatomicznej, ale stopień zmienności może być niewielki. Jednakże hamowanie klirensu przez ketaminę-ksylazynę było znaczące i niezależne od miejsca.
Nicholas P. Franks, jeden z autorów badania, powiedział: „Dziedzina badawcza była tak skupiona na idei oczyszczania jako jednym z kluczowych powodów, dla których śpimy, że byliśmy bardzo zaskoczeni odwrotnymi wynikami”.
Szczególnie ważne jest, aby pamiętać, że wyniki dotyczą małej objętości barwnika, który swobodnie przemieszcza się w przestrzeni zewnątrzkomórkowej. Większe cząsteczki mogą wykazywać inne zachowanie. Ponadto dokładne mechanizmy, dzięki którym sen i znieczulenie wpływają na oczyszczanie mózgu, pozostają niejasne; jednak odkrycia te podważają pogląd, że podstawową funkcją snu jest oczyszczanie mózgu z toksyn.