Мозг очищается во время сна: ученые выяснили, как работает глимфатическая система
Во время сна наш мозг активно занимается самоочищением. Глимфатическая система, механизм удаления отходов из мозга, выводит излишки спинномозговой жидкости, содержащей вредные белки, которые в противном случае могли бы накапливаться в мозге. Накопление этих белков связано с повышенным риском развития таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера.
В новой статье, опубликованной 8 января в журнале Cell, ученые приближаются к разгадке того, как глимфатическая система определяет, когда нужно активизироваться. Ключевым «переключателем» для ее запуска является нейромедиатор норадреналин.
Что такое глимфатическая система
Она была открыта датским нейробиологом Майкен Недергард в 2012 году. Она назвала ее так, чтобы подчеркнуть сходство с более известной лимфатической системой и ее зависимость от глиальных клеток мозга. Как рассказала Недергард, за последнее десятилетие глимфатическая система стала предметом тщательного изучения, и ее работа имеет решающее значение для здоровья мозга.
— В настоящее время опубликовано около 2000 статей о глимфатической системе, многие из которых посвящены ее клиническому применению. Эти исследования показывают, что старение и почти все неврологические заболевания связаны с уменьшением глимфатического потока, — говорит ученый.
Примерно каждую минуту во время сна без быстрых движений глаз (БДГ) мозг вырабатывает волну норадреналина — гормона, который является одним из основных нейромедиаторов. Норадреналин — мощный сосудосуживающий гормон, который сужает кровеносные сосуды. Каждая волна вызывает сокращение артерий, по которым кровь поступает в мозг, а затем артерии медленно расширяются до следующей волны норадреналина.
Недергард объясняет, что эта ритмичная последовательность сокращений и расширений создает насосное действие.
— Именно колебательные сокращения-расширения обеспечивают глимфатический поток, — объясняет эксперт.
Колебательные волны норадреналина, которые вызывают эти артериальные сокращения, имеют решающее значение для работы глимфатической системы.
Влияние снотворных
Норадреналин, один из основных нейромедиаторов мозга, выполняет множество функций, и существует несколько классов препаратов, которые изменяют скорость его высвобождения и обратного захвата. К ним относятся антидепрессанты, особенно селективные ингибиторы обратного захвата норадреналина (СИОЗН), и бета-блокаторы, которые блокируют один из рецепторов, с которыми связывается норадреналин.
Существуют и другие препараты, которые не нацелены конкретно на систему норадреналина, но влияют на нее в любом случае. К сожалению, снотворные препараты относятся к последней категории, и в исследовании рассматривается, как один распространенный препарат влияет на активацию и работу глимфатической системы.
Исследователи сравнили две группы мышей, одной из которых давали золпидем. Команда обнаружила, что у мышей, получавших золпидем, высвобождение норадреналина и, как следствие, работа глиальной системы были заметно подавлены. Пиковые уровни норадреналина в мозге мышей, получавших золпидем, были примерно на 50% ниже, чем в контрольной группе, а сужение артерий было менее выраженным.
Исследование показало, что золпидем, по крайней мере, у мышей, «нарушает нормальную структуру сна и подавляет глиальный кровоток». Недергард считает, что то же самое может происходить и с другими снотворными препаратами, поскольку все они, в конечном счете, подавляют нейронную активность в мозге. Это касается и нейронов, которые вырабатывают норадреналин. Это означает, что снотворные препараты непреднамеренно влияют на то, как мозг выводит опасные отходы.
Эта проблема может распространяться и на другие лекарства. Недергард отмечает, что СИОЗСиН, такие как дезипрамин, также, по-видимому, подавляют механизм колебаний. В ее лаборатории было проведено другое исследование, в котором мышам вводили дезипрамин, и это «в основном устраняло… колебания».
Мозг поддерживает баланс норадреналина: при высоком общем уровне его выделение уменьшается. СИОЗСиН блокируют обратное поглощение норадреналина, повышая его уровень, что ограничивает активность глифматической системы во время сна. Колебания уровня норадреналина важны для ее работы. Необходимо избегать подавления глимфатической системы снотворными и разрабатывать препараты, позволяющие сохранять колебания норадреналина, способствуя восстановительному сну с точки зрения глимфатической функции.
Медленные синхронные электрические волны в мозге во время глубокого сна способствуют формированию памяти. Но только сейчас стало известно, как именно протекает этот процесс. Подробности в материале 56orb.