Выбрось всё из головы: как работает глимфатическая система (ВИДЕО)

Глимфатическую систему открыли чуть больше десяти лет назад, и пока ещё далеко не всё понятно в том, как она работает. Сейчас в Nature вышло две работы, которые добавляют глимфатической системе новых подробностей.

В первой из них сотрудники Вашингтонского университета в Сент-Луисе пишут, что работой глимфатической системы управляют сами нейроны. Если искусственно подавить активность нервных клеток в определённом участке мозга, межклеточная жидкость начнёт в нём застаиваться. Правда, активность тут нужна не абы какая, а синхронная, от большого числа нейронов, работающих на множестве частот. Как мы знаем, активность нейронов сопровождается перегруппировкой ионов на их мембране, на её внутренней и внешней стороне. Движение ионов, изменение их концентрации облегчает движение межклеточной жидкости со всеми её мусорными молекулами. Происходит всё это в спящем мозге – известно, что глимфатическая система начинает работать во время сна. (Можно добавить, что межклеточная жидкость в мозге – та же спинномозговая, резервуаром для неё служат желудочки головного мозга и спинномозговой канал, из которых она выходит в ткань мозга и в которые возвращается, отфильтровавшись в глимфатической системе.)

В другой статье речь идёт о том, что глимфатическую систему стимулируют зрительные- и аудиоритмы с частотой 40 Гц. Эту работу выполнили Ли-Хуэй Цзай и её коллеги из Массачусетского технологического института. Мы писали об их экспериментах в связи с болезнью Альцгеймера: несколько лет назад они обнаружили, что накопление токсичных альцгеймерических белковых отложений в мозге можно остановить, и даже обратить вспять с помощью нейронных гамма-ритмов, а гамма-ритмы можно простимулировать световыми или звуковыми импульсами с частотой 40 Гц.

И при стимуляции светом, и при стимуляции звуком в мозге активируется микроглия – так называют особые служебные клетки мозга, которые выполняют иммунные функции, уничтожая возможные инфекции и убирая клеточно-молекулярный мусор. При болезни Альцгеймера микроглия работает плохо, её клетки синтезируют воспалительные сигналы и выделяют из себя разные токсичные вещества, которые не только не препятствуют болезни, но даже помогают ей. Гамма-волны нормализуют работу микроглии, которая начинает активно поедать бета-амилоид, а при объединённой «светозвукотерапии» микроглия начинала поедать амилоидные бляшки ещё активнее.

Нейроны мозга, как и любые другие клетки, производят большое количество метаболического мусора. Причём в мозге этого мусора образуется побольше, чем в иных других органах, потому что в целом мозг никогда не отдыхает. Нейроны всё время принимают какие-то сигналы и передают их дальше, и всё это требует энергии, а энергетические реакции неизбежно дают побочные продукты; нужно постоянно синтезировать нейромедиаторы, которые тоже в какой-то момент уходят в мусор. Сюда же нужно добавить необходимость формировать новые нейронные отростки с синапсами и разбирать старые, а такие строительные работы опять же чреваты накоплением разнообразных клеточно-молекулярных отходов.

Обычно клетки выводят всё, что им не нужно, в межклеточную жидкость. Она стекает в лимфатические капилляры, из них – в лимфатические сосуды побольше, затем в лимфатические протоки, которые, наконец, впадают в крупные вены. Иммунные клетки, живущие в лимфе, имеют возможность обследовать то, что приходит с межклеточной жидкостью на предмет патогенов. В целом получается сложная система циркуляции: кровь, межклеточная жидкость с мусорными молекулами и мёртвыми клетками и лимфа – все три объединены в одном круговороте, питающем и очищающем ткани и органы.

Но мозг – особый случай: в нём нет лимфатических сосудов (какие-то элементы лимфатической системы в нём недавно нашли, но это не то). Вместо лимфатической системы в нём есть глимфатическая система. Кровеносные сосуды в мозге окружены чехлами из отростков астроцитов – разновидности вспомогательных клеток нервной системы, которые называются глиальными. Получается двойная трубка, и в промежуток между её стенками проникает замусоренная межклеточная жидкость, которая фильтрует мусор в кровеносный сосуд. Причём астроциты создают в ней давление, так что фильтрация здесь не пассивная, а активная. И поскольку астроциты относятся к глиальным клеткам, очистную систему назвали по аналогии с лимфатической, только с буквой «г».