Spanje očisti možgane toksinov in metabolitov

Nedavna študija, objavljena v Nature Neuroscience, je pokazala, da se možganski očistek med anestezijo in spanjem zmanjša.

Spanje je stanje ranljive nedejavnosti. Glede na tveganja te ranljivosti se domneva, da lahko spanje prinese nekaj koristi. Domnevajo, da spanje očisti možgane toksinov in metabolitov prek glimfatičnega sistema. Ta predpostavka ima pomembne posledice; na primer zmanjšano razstrupljanje zaradi kronično slabega spanja lahko poslabša Alzheimerjevo bolezen.

Mehanizmi in anatomske poti, po katerih se toksini in metaboliti očistijo iz možganov, ostajajo nejasni. V skladu z glimfatično hipotezo bazalni tok tekočine, ki ga poganjajo gradienti hidrostatičnega tlaka iz arterijskih pulzacij, med počasnim spanjem aktivno odstranjuje soli iz možganov. Poleg tega sedativni odmerki anestetikov povečajo očistek. Ni znano, ali spanje poveča očistek s povečanim bazalnim pretokom.

V tej študiji so znanstveniki merili gibanje tekočine in očistek možganov pri miših. Najprej smo določili difuzijski koeficient fluorescein izotiocianata (FITC)-dekstrana, fluorescentnega barvila. FITC-dekstran je bil injiciran v repno jedro in fluorescenca je bila izmerjena v frontalnem korteksu.

Prvi poskusi so vključevali čakanje na ravnovesno stanje, beljenje barvila v majhnem volumnu tkanine in določanje difuzijskega koeficienta glede na hitrost premikanja nebeljenega barvila v beljeno območje. Tehnika je bila potrjena z merjenjem difuzije FITC-dekstrana v agaroznih gelih, ki posnemajo možgane in so bili modificirani tako, da približajo optično absorpcijo in sipanje svetlobe v možganih.

Rezultati so pokazali, da se difuzijski koeficient FITC-dekstrana med stanjem anestezije in spanja ni razlikoval. Ekipa je nato izmerila čiščenje možganov v različnih stanjih budnosti. Uporabili so majhno količino fluorescenčnega barvila AF488 pri miših, ki so jim vbrizgali fiziološko raztopino ali anestetik. To barvilo se je prosto gibalo v parenhimu in bi lahko pomagalo natančno kvantificirati možganski očistek. Narejene so bile tudi primerjave med stanjem budnosti in spanja.

Pri najvišjih koncentracijah je bil očistek pri miših, zdravljenih s fiziološko raztopino, 70–80 %, kar kaže, da normalni mehanizmi očistka niso bili oslabljeni. Vendar so pri uporabi anestetikov (pentobarbital, deksmedetomidin in ketamin-ksilazin) opazili znatno zmanjšanje očistka. Poleg tega je bil očistek zmanjšan tudi pri spečih miših v primerjavi z budnimi mišmi. Vendar se difuzijski koeficient med anestezijo in pogoji spanja ni bistveno razlikoval.

A. 3 ali 5 ur po injiciranju AF488 v CPu so bili možgani zamrznjeni in kriosekcijsko razdeljeni na odseke debeline 60 μm. Povprečno intenzivnost fluorescence vsakega odseka smo izmerili s fluorescenčno mikroskopijo; nato so bile srednje vrednosti intenzivnosti skupin štirih rezin povprečene.

B. Povprečna intenzivnost fluorescence je bila pretvorjena v koncentracijo z uporabo kalibracijskih podatkov, predstavljenih na dodatni sliki 1, in narisana glede na anteroposteriorno razdaljo od točke injiciranja za stanja budnosti (črno), spanja (modro) in anestezije KET-XYL (rdeče). Zgoraj - podatki po 3 urah. Spodaj - podatki po 5 urah. Črte predstavljajo Gaussovo prileganje podatkom, ovojnice napake pa 95-odstotne intervale zaupanja. Tako 3- kot 5-urne koncentracije med anestezijo KET-XYL (P

C. Reprezentativne slike možganskih odsekov na različnih razdaljah (antero-posteriorno) od mesta injiciranja AF488 po 3 urah (zgornje tri vrstice) in 5 urah (spodnje tri vrstice). Vsaka vrstica predstavlja podatke za tri stanja budnosti (budnost, spanje in anestezija KET-XYL).

Študija je pokazala, da se je možganski očistek med anestezijo in spanjem zmanjšal, kar je v nasprotju s prejšnjimi poročili. Razdalja med različnimi anatomskimi mesti se lahko razlikuje, vendar je stopnja variacije lahko majhna. Vendar je bilo zaviranje očistka s ketamin-ksilazinom pomembno in neodvisno od mesta.

Nicholas P. Franks, eden od avtorjev študije, je dejal: "Raziskovalno področje je bilo tako osredotočeno na idejo čiščenja kot enega ključnih razlogov, zakaj spimo, da smo bili zelo presenečeni nad nasprotnimi rezultati."

Zlasti pomembno je omeniti, da se rezultati nanašajo na majhno količino barvila, ki se prosto giblje v zunajceličnem prostoru. Večje molekule se lahko obnašajo drugače. Poleg tega ostajajo nejasni natančni mehanizmi, s katerimi spanje in anestezija vplivata na čiščenje možganov; vendar te ugotovitve izpodbijajo idejo, da je primarna funkcija spanja čiščenje možganov toksinov.