Το αλάτι συχνά ρέει στον εγκέφαλο για να απομακρύνει τις τοξίνες και τα απόβλητα, αλλά μετά από ένα εγκεφαλικό επεισόδιο, το υγρό αυτό πλημμυρίζει το όργανο, πνίγοντας τα κύτταρα του.
Οίδημα στον εγκέφαλο, γνωστό ως εγκεφαλικό οίδημα, συμβαίνει μετά από εγκεφαλικό επεισόδιο καθώς το νερό ρέει μέσα στα εγκεφαλικά κύτταρα και στον χώρο που τους περιβάλλει. Για χρόνια, οι επιστήμονες πίστευαν ότι αυτό το υπερβολικό υγρό προήλθε από το αίμα, αλλά νέα στοιχεία δείχνουν ότι το νερό πηγάζει από άλλη πηγή: το πλούσιο σε νάτριο εγκεφαλονωτιαίο υγρό που διαπερνά τον εγκέφαλο. Αυτά τα αποτελέσματα προέρχονται από μοντέλα ζωντανών ποντικιών και από ανθρώπινο ιστό.
Τα ευρήματα, που δημοσιεύτηκαν στις 30 Ιανουαρίου στο περιοδικό Science, δείχνουν πιθανές θεραπείες για υποτονία οίδημα στον εγκέφαλο και βελτίωση της ανάρρωσης των ασθενών μετά από εγκεφαλικό επεισόδιο.
Ο κύκλος πλυσίματος πήγε στραβά
Τα εγκεφαλικά επεισόδια εμφανίζονται όταν ένα μπλοκάρισμα συνδέει ένα αιμοφόρο αγγείο στον εγκέφαλο, ή ένα σκάφος ρήξη εντελώς. Χωρίς επαρκή παροχή ενέργειας, τα εγκεφαλικά κύτταρα δεν μπορούν πλέον να αστυνομεύσουν τα σωματίδια που διέρχονται από τις μεμβράνες τους. Μέσα σε λίγα λεπτά, οι νευρώνες διογκώνονται σαν υπερβολικές μπάλες παραλίας και αρχίζουν να βραχυκυκλώνουν, να συσσωρεύονται βλάβες και να πεθαίνουν. Λίγες ώρες αργότερα, ο σφικτά υφασμένος ιστός που φέρει τα αιμοφόρα αγγεία στον εγκέφαλο, τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό, αρχίζει επίσης να δυσλειτουργεί και ολόκληρο το όργανο παίρνει νερό.
"Για πάνω από 60 χρόνια, οι άνθρωποι πίστευαν ότι αυτή η συσσώρευση υγρού έρχεται από το αίμα" που διαρρέει μέσω του συμβιβαστού αιματοεγκεφαλικού φραγμού, δήλωσε ο επικεφαλής της μελέτης ο Δρ Humberto Mestre, κλινικός ιατρός και σημερινός διδακτορικός φοιτητής στο Ιατρικό Κέντρο του Πανεπιστημίου του Ρότσεστερ URMC) Κέντρο Μεταφραστικής Νευρομυϊδίνης. Αλλά το εγκεφαλικό οίδημα εγκαθίσταται πολύ πριν φτάσει ο αιματοεγκεφαλικός φραγμός, οδηγώντας τον Mestre και τους συναδέλφους του να αναρωτηθούμε αν το νερό προέρχεται στην πραγματικότητα από κάπου αλλού.
"Κανείς δεν είχε εξετάσει αυτές τις εναλλακτικές πηγές υγρών", δήλωσε ο Mestre. Το εγκεφαλονωτιαίο υγρό, το οποίο αποτελεί περίπου το 10% του υγρού που βρίσκεται στην κρανιακή κοιλότητα των θηλαστικών, ξεχώρισε ως υποσχόμενος υποψήφιος, πρόσθεσε.
Στον εγκέφαλο, το εγκεφαλονωτιαίο υγρό ρέει μέσω του γλυφατικού συστήματος, ένα δίκτυο σωληνώσεων που περιστρέφεται κατά μήκος διαδρομών που έχουν χαραχθεί από τις φλέβες και τις αρτηρίες του οργάνου, σύμφωνα με μια αναφορά του 2015 στο περιοδικό Neurochemical Research. Το υγρό ρέει ακριβώς έξω από τα αιμοφόρα αγγεία, που συγκρατείται στη θέση του από μια "σήραγγα σε σχήμα ντόνατ" κυψελών. (Εικόνα ένα μήκος σύρματος, που αντιπροσωπεύει μια αρτηρία, που στηρίζεται μέσα σε έναν ελαστικό σωλήνα, ο οποίος ενεργεί όπως το εξωτερικό τούνελ γεμάτο με υγρό.) Όπως μυς κατά μήκος των αρτηριών σύμβαση, το κοντινό εγκεφαλονωτιαίο υγρό πιέζεται κατά μήκος της διαδρομής του και συλλέγει τα μεταβολικά απόβλητα ο ΤΡΟΠΟΣ. Εκτός από την εξάλειψη των απορριμμάτων, το γλυφατικό σύστημα μπορεί επίσης να βοηθήσει στη διανομή λίπους, σακχάρων και άλλων σημαντικών ενώσεων μέσα στον εγκέφαλο.
Αν και κρίσιμος για έναν υγιή εγκέφαλο, μετά από ένα εγκεφαλικό επεισόδιο, το γλυφατικό σύστημα εξαφανίζεται και προκαλεί την εμφάνιση οιδήματος, ο Mestre και οι συν-συγγραφείς του βρέθηκαν. «Το εγκεφαλονωτιαίο υγρό είναι στην πραγματικότητα ο κύριος οδηγός της διόγκωσης αμέσως μετά το εγκεφαλικό επεισόδιο», δήλωσε ο Mestre.
Διατηρώντας την πλημμύρα
Ο ρόλος του εγκεφαλονωτιαίου υγρού στο εγκεφαλικό επεισόδιο απέκλεισε επιστήμονες εδώ και δεκαετίες, εν μέρει, επειδή δεν υπήρχε τεχνολογία για να παρατηρηθεί ένα εγκεφαλικό επεισόδιο που εκτυλίσσεται σε πραγματικό χρόνο, δήλωσε ο Mestre.
Αυτός και οι συν-συγγραφείς του συνένωσαν αρκετές τεχνικές για να παρατηρήσουν τη μεταβολή της ροής υγρών σε ποντίκια που παρουσιάζουν εγκεφαλικό επεισόδιο. Η ομάδα εξέτασε τους εγκεφάλους των ζώων χρησιμοποιώντας τόσο τη μαγνητική τομογραφία όσο και ένα μικροσκόπιο δύο φωτονίων, το οποίο χρησιμοποιεί φως και φθορίζοντα χημικά για να απεικονίσει ζωντανούς ιστούς. "Μπορούμε ουσιαστικά να φανταστούμε τι κάνει το εγκεφαλονωτιαίο υγρό ενώ συμβαίνει το εγκεφαλικό επεισόδιο", δήλωσε ο Mestre. Με την έγχυση του υγρού με ραδιενεργά σωματίδια, οι ερευνητές θα μπορούσαν επίσης να καθορίσουν τον τρόπο με τον οποίο η ταχύτητα ροής άλλαξε με την πάροδο του χρόνου.
Χρησιμοποιώντας αυτές τις μεθόδους, η ομάδα διαπίστωσε ότι το οίδημα κρατά τον εγκέφαλο του ποντικιού "ήδη 3 λεπτά" μετά το εγκεφαλικό επεισόδιο, πολύ πριν αρχίσει να διαρρέει το αιματοεγκεφαλικό φράγμα, δήλωσε ο Mestre. Ως βραχυκύκλωμα εγκεφαλικών κυττάρων, έριξαν χημικούς αγγελιαφόρους γνωστούς ως νευροδιαβιβαστές και κάλιο στο χώρο πέρα από τις μεμβράνες τους. Τα γύρω κύτταρα αντιδρούν στην εισροή χημικών ουσιών και, με τη σειρά τους, βραχυκύκλωμα. Καθώς αυτές οι ηλεκτρικές καταιγίδες σαρώνουν τον εγκέφαλο, οι μύες μέσα στα αιμοφόρα αγγεία συστέλλονται και δημιουργούν μια τσέπη χώρου μεταξύ τους και του περιβάλλοντος γλυφατικού συστήματος. Το αλατούχο εγκεφαλονωτιαίο υγρό αναρροφάται στο προκύπτον κενό, τραβώντας μαζί τα μόρια του νερού.
"Όπου συσσωρεύεται νάτριο, το νερό πρόκειται να το ακολουθήσει", δήλωσε ο Mestre. Η ομάδα μπορούσε να παρακολουθήσει αυτό το παιχνίδι του follow-the-leader ξεδιπλώνεται σε επιλεγμένες περιοχές του εγκεφάλου αλλά δεν μπόρεσε να παρακολουθήσει τη ροή του νερού στο όλο όργανο ταυτόχρονα. Χρησιμοποιώντας ένα μοντέλο υπολογιστή για να προσομοιώσουν ολόκληρο το γλυφατικό δίκτυο, ωστόσο, ήταν σε θέση να προβλέψουν πώς το συσπάσιμο των αιμοφόρων αγγείων θα οδηγούσε τη ροή του νερού μέσω ενός ολόκληρου εγκεφάλου του ποντικιού μετά από εγκεφαλικό επεισόδιο.
Για να συνδεθούν οι κουκίδες μεταξύ των ποντικών και των ανθρώπων, οι συγγραφείς εξέτασαν τον εγκεφαλικό ιστό των ασθενών που είχαν πεθάνει από ισχαιμικό αγγειακό εγκεφαλικό επεισόδιο, όπου ένας θρόμβος αίματος μπλοκάρει ένα αιμοφόρο αγγείο στον εγκέφαλο. Ο εγκέφαλος του ποντικιού και του ανθρώπινου σώματος συσσώρευσαν ρευστά στις ίδιες περιοχές, δηλαδή στις περιοχές μέσω των οποίων τρέχει το γλυφατικό σύστημα και συλλέγει τα απόβλητα. Δεδομένης της ισχυρής συσχέτισης μεταξύ ζώων και ανθρώπων, "τα ευρήματα αυτά θα μπορούσαν να αποτελέσουν μια εννοιολογική βάση για την ανάπτυξη εναλλακτικών στρατηγικών θεραπείας", ανέφεραν οι συγγραφείς.
Η ομάδα εξέτασε μία από αυτές τις στρατηγικές σε ποντικούς, εμποδίζοντας ένα κανάλι ύδατος στα αστροκύτταρα, τα κύτταρα στον εγκέφαλο που βοηθούν να κατευθύνεται το νερό μέσω του γλυφατικού συστήματος. Τα ποντίκια που δεν είχαν το κανάλι ήταν πιο αργά για να αναπτύξουν οίδημα μετά από εγκεφαλικό επεισόδιο, υποδηλώνοντας ότι μια παρόμοια θεραπεία θα μπορούσε να δείξει υπόσχεση σε ανθρώπους ασθενείς. Εκτός από την παρεμπόδιση της ροής του νερού, οι μελλοντικές θεραπείες θα μπορούσαν ενδεχομένως να αποτρέψουν το οίδημα επιβραδύνοντας την εξάπλωση της επαγόμενης από εγκεφαλικό επεισόδιο ηλεκτρικής δραστηριότητας στον εγκέφαλο, πρόσθεσαν οι συντάκτες. Αυτές οι ηλεκτρικές καταιγίδες συνεχίζουν να φράσσουν τον εγκέφαλο για μερικές ημέρες μετά το εγκεφαλικό επεισόδιο, υποκινώντας οίδημα κάθε φορά που συμβαίνουν.
Τα επιβλαβή κύματα ηλεκτρικής δραστηριότητας που παρατηρούνται στο ισχαιμικό αγγειακό εγκεφαλικό επεισόδιο εμφανίζονται επίσης σε συνεννόηση με "σχεδόν κάθε τραυματισμό", δήλωσε ο Mestre. Η νέα μελέτη υποδηλώνει ότι το γλυφατικό σύστημα μπορεί να παίξει ρόλους σε συνθήκες όπου υπάρχει αιμορραγία μέσα και γύρω από τον εγκέφαλο, τραυματικό εγκεφαλικό τραύμα και ακόμη και ημικρανία, αν και αυτές οι συνδέσεις παραμένουν «καθαρά κερδοσκοπικές». Κάποτε, το γλυφατικό σύστημα θα μπορούσε να προσφέρει στους γιατρούς μια εντελώς νέα στρατηγική για τη θεραπεία οξείας βλάβης στον εγκέφαλο, δήλωσε ο Mestre.
