Aivojen oma pesujärjestelmä

Aivoilla on ilmeisesti oma puhdistusjärjestelmänsä. Hiirten aivoista löytynyt ”pesuohjelma” riemastuttaa tutkijoita.

tiistai 4. syyskuuta 2012 teksti Dave Mosher, National Geographic News

Aivopesu saa uuden tutkimuksen perusteella aivan uuden merkityksen, sillä hiirten aivoista löydetty viemärijärjestelmä toimii ilmeisesti aivojen jätteiden poistokanavana. Koska hiiret ovat biologisesti hyvin samanlaisia kuin ihmiset, havaintojen pitäisi asiantuntijoiden mukaan päteä myös ihmisiin.

Niin kutsutun veri-aivoesteen ansiosta aivot eivät ole koskaan suoraan kosketuksissa veren kanssa, mikä suojaa sitä mikrobeilta, viruksilta ja muilta patogeeneilta.

Aivo-selkäydinneste poistaa kuonaa aivoista

Jotta aivokudos saisi tarvitsemansa ravinteet, aivot valmistavat aivo-selkäydinnestettä. Aivot myös poistavat kuona-aineitaan tuon nesteen avulla, mutta tähän asti on ollut epäselvää, miten neste tarkkaan ottaen poistaa aivosolujen tuottamat jätteet.

1950- ja 1960-luvuilla tehdyt kokeet viittasivat siihen, että aivo-selkäydinneste liikkuisi aivoissa diffuusion avulla (diffuusio on passiivinen mekanismi, jolla esimerkiksi elintarvikeväri leviää lasilliseen vettä).

Diffuusioprosessi on kuitenkin aivan liian hidas aivojen salamannopeaan toimintaan ja moitteettomaan puhtauteen nähden.

Nykytiedon perusteella vaikuttaa siltä, että 1950- ja 1960-lukujen aivotutkijat kytkivät epähuomiossa aivokudosta puhdistavan viemäröintijärjestelmän pois toiminnasta.

"Ajatus paineen avulla toimivasta puhdistusjärjestelmästä on ollut olemassa jo kauan, mutta kun aivot avaa kohdasta mistä hyvänsä, tuollainen järjestelmä pysähtyy aivan kuten hydraulipumppu. He ajattelivat, ettei [puhdistusjärjestelmää] ole olemassa", arvelee tutkimusta johtanut aivotutkija Maiken Nedergaard Rochesterin yliopiston lääketieteen keskuksesta.

Pumppujärjestelmä on "suuruusluokaltaan tuhat kertaa diffuusiota nopeampi", hän sanoo. "Minua hämmästyttää se, ettei kukaan ole löytänyt sitä aiemmin."

Aivot paineen alla

Nedergaard kollegoineen nimesi vasta löytyneen viemärijärjestelmän "glymfaattiseksi järjestelmäksi" aivo-selkäydinnesteen virtauksesta huolehtivien gliasolujen eli hermotukisolujen pohjalta.

Gliasolut venyttävät "jalkansa" verisuonten ympärille, niin että suonen ympärille muodostuu tavallaan toinen putki.

Pikkuruiset huokoset tässä ulommassa putkessa imevät verisuonista ravinteikasta aivo-selkäydinnestettä kanaviin, jotka ovat täynnä hermosoluja, ja samalla muissa kohdissa olevat huokoset pumppaavat nestettä pois. Prosessi siis poistaa aivojen jätettä samalla kun se ruokkii aivosoluja.

Maiken Nedergaardin ryhmä tutki eläviä aivoja erityisellä kaksifotonimikroskoopilla, jonka infrapunavalo tarjoaa syvän ja kirkkaan näkymän aivokudokseen vahingoittamatta sitä.

"Nämä mikroskoopit ovat mullistamassa aivotutkimusta, vaikka niitä on ollut myynnissä vasta viisi kuusi vuotta", sanoo Nedergaard.

Hiirten elävän aivokudoksen tutkiminen edellytti niiden kallojen avaamista. Aiemmista kokeista poiketen tutkijat kuitenkin sulkivat kunkin aukon pienellä lasilevyllä, jolloin nesteen paine säilyi, ja mikroskoopille muodostui pieni ikkuna.

Ryhmä kykeni dokumentoimaan aivo-selkäydinnesteen liikkumista aivokudoksessa hiirten aivoihin ruiskutettujen fluoresoivien väriaineiden avulla.

"Se, että kykenimme seuraamaan prosessia ja tekemään siitä myös elokuvan, oli olennaista virtauksen todentamiseksi", sanoo Nedergaard.

Aivotutkimus saa tutkijan "sydämen hyrisemään"

Kliinisiä gliasolututkimuksia tekevä aivotutkija Bruce Ransom ei ollut tässä hankkeessa mukana, mutta hän sanoo sen saavan hänen "sydämensä hyrisemään".

"Ei ollut mitenkään mahdotonta kuvitella aivo-selkäydinnesteen liikkuvan sellaisella voimalla, että se voisi toimia jätteenpoistojärjestelmänä, mutta tähän saakka kyse oli kuitenkin vain spekulaatiosta", sanoo Seattlen yliopistossa työskentelevä Ransom.

"Tämä ryhmä on kuitenkin tehnyt jotain hyvin nokkelaa löytääkseen kyseisen järjestelmän. He osoittivat miten se toimii ja todistivat samalla, että se kykenee poistamaan jätettä tehokkaasti."

Nyt kun puhdistusjärjestelmä on löydetty, tutkimuksen vetäjä Nedergaard kollegoineen keskittyy tutkimaan havainnon merkitystä. Yksi merkittävä asia voi olla järjestelmän rooli Alzheimerin taudissa, jonka oletetaan kehittyvän, kun beeta-amyloidiksi kutsuttua proteiinijätettä kertyy niin paljon, että aivosolut kuolevat.

"Seuraavaksi meidän täytyy siirtyä hiiristä eteenpäin", sanoo Maiken Nedergaard. "Meidän on selvitettävä, onko ihmisten aivoissa vastaava järjestelmä  – minä uskon, että on."

Aivojen puhdistumista koskeva tutkimus julkaistiin Science Translational Medicine -lehdessä.

Ehkä sinua kiinnostaa...

Ehkä tämä kiinnostaa sinua ...