Sāļš šķidrums regulāri plūst caur smadzenēm, lai attīrītu toksīnus un atkritumus, bet pēc insulta šis šķidrums pārpludina orgānu, noslīcinot tā šūnas.
Smadzeņu pietūkums, kas pazīstams kā smadzeņu edēma, rodas pēc insulta, jo ūdens ieplūst smadzeņu šūnās un telpā, kas tos ieskauj. Gadiem ilgi zinātnieki domāja, ka pārmērīgais šķidrums nāk no asinīm, taču jauni pierādījumi liecina, ka ūdens pilnībā rodas no cita avota: nātrija bagāta cerebrospināla šķidruma, kas caurstrāvo smadzenes. Šie rezultāti iegūti gan no dzīviem peles modeļiem, gan no cilvēka audiem.
Rezultāti, kas publicēti žurnālā Science 30. janvārī, norāda uz iespējamo ārstēšanu, lai mazinātu smadzeņu pietūkumu un uzlabotu pacientu atveseļošanos pēc insulta.
Mazgāšanas cikls nogājis greizi
Insulti rodas, ja aizsprostojums aizbāž asinsvadu smadzenēs vai trauks pilnībā plīst. Bez atbilstošas enerģijas piegādes smadzeņu šūnas vairs nevar kontrolēt, kuras daļiņas iziet cauri viņu membrānām. Dažu minūšu laikā neironi uzbriest kā pārpildītas pludmales bumbiņas un sāk īssavienojumu, uzkrājas bojājumi un iet bojā. Stundas vēlāk sāk darboties arī cieši austi audi, kas oderē smadzeņu asinsvadus - hematoencefālisko barjeru, un viss orgāns uzņem ūdeni.
"Vairāk nekā 60 gadus cilvēki domāja, ka šķidruma uzkrāšanās nāk no asinīm", kas izplūst caur kompromitēto hematoencefālisko barjeru, sacīja pētījuma vadošais autors Dr Humberto Mestre, klīnicists un pašreizējais Ročesteras Universitātes Medicīnas centra doktorants ( URMC) Tulkojošās neiromedicīnas centrs. Bet smadzeņu tūska iestājas ilgi pirms asins-smadzeņu barjeras sabrukšanas, liekot Mestram un viņa kolēģiem aizdomāties, vai ūdens tiešām nāk no kaut kur citur.
"Neviens nebija apskatījis šos alternatīvos šķidruma avotus," sacīja Mestre. Cerebrospinālais šķidrums, kas veido apmēram 10% no šķidruma, kas atrodams zīdītāju galvaskausa dobumā, izcēlās kā daudzsološs kandidāts, viņš piebilda.
Smadzenēs cerebrospinālais šķidrums plūst caur glifātisko sistēmu - caurulīšu tīklu, kas vijas pa ceļiem, kurus veido orgānu vēnas un artērijas, saskaņā ar 2015. gada ziņojumu žurnālā Neurochemical Research. Šķidrums plūst tieši ārpus asinsvadiem, un to tur šūnas "virtula formas tunelis". (Attēlojiet stieples garumu, kas apzīmē artēriju, kas atrodas gumijas šļūtenes iekšpusē un darbojas kā ārējs tunelis, kas piepildīts ar šķidrumu.) Artēriju muskuļiem saķeroties, tuvumā esošais cerebrospinālais šķidrums tiek izspiests pa savu ceļu un uzņem vielmaiņas atkritumus ceļš. Papildus miskastes izņemšanai, limfātiskā sistēma var arī palīdzēt smadzenēs sadalīt taukus, cukurus un citus svarīgus savienojumus.
Lai arī Mestre un viņa līdzautori atklāja, ka, lai gan ginekoloģiskā sistēma ir būtiska veselām smadzenēm, pēc insulta, tā gūst sienu un vada tūsku. "Smadzeņu smadzeņu šķidrums faktiski ir galvenais pietūkuma izraisītājs tūlīt pēc insulta," sacīja Mestre.
Paliek plūdi
Cerebrospinālā šķidruma lomu insulta gadījumā zinātnieki daļēji izvairījās gadu desmitiem ilgi, jo nepastāvēja neviena tehnoloģija, lai novērotu insultu, kas izvēršas reālā laikā, sacīja Mestre.
Viņš un viņa līdzautori apvienoja vairākas metodes, lai novērotu šķidruma plūsmas izmaiņas pelēm, kuras piedzīvo insultu. Komanda ieskatījās dzīvnieku smadzenēs, izmantojot gan MRI, gan divu fotonu mikroskopu, kurā dzīvu audu attēlošanai izmanto gaismas un fluorescējošas ķimikālijas. "Mēs pamatā varam attēlot, ko cerebrospinālais šķidrums dara, kamēr notiek insults," sacīja Mestre. Infūzējot šķidrumu ar radioaktīvām daļiņām, pētnieki varēja arī noteikt, kā laika gaitā mainījās plūsmas ātrums.
Izmantojot šīs metodes, komanda noteica, ka tūska aizkavē peles smadzenes "jau 3 minūtes" pēc insulta, ilgi pirms asins-smadzeņu barjeras sākēja noplūst, sacīja Mestre. Tā kā smadzeņu šūnas īssavienojas, tās nodod ķīmiskos kurjerus, kas pazīstami kā neirotransmiteri un kālijs, telpā ārpus viņu membrānām. Tuvumā esošās šūnas reaģē uz ķīmisko vielu pieplūdumu un, savukārt, īssavienojumu. Tā kā šīs elektriskās vētras plūst caur smadzenēm, muskuļi asinsvadu iekšienē saraujas un izveido vietu kabatā starp sevi un apkārtējo glifātisko sistēmu. Sālais cerebrospinālais šķidrums nokļūst iegūtajā vakuumā, līdz ar to velkot ūdens molekulas.
"Visur, kur uzkrājas nātrijs, tam sekos ūdens," sacīja Mestre. Komanda varēja vērot, kā šī vadītāja līderis izvēršas izvēlētos smadzeņu apgabalos, bet nespēja uzreiz izsekot ūdens plūsmai visā orgānā. Izmantojot datora modeli, lai simulētu visu glifātisko tīklu, viņi tomēr spēja paredzēt, kā sašaurinātie asinsvadi pēc insulta izraisīs ūdens plūsmu caur veselām peles smadzenēm.
Lai savienotu punktus starp pelēm un cilvēkiem, autori pārbaudīja smadzeņu audus pacientiem, kuri miruši no išēmiska insulta, kur asins receklis bloķē smadzeņu asinsvadu. Peles un cilvēka smadzenēs šķidrums uzkrājās tajos pašos reģionos, proti, apgabalos, caur kuriem darbojas limfātiskā sistēma un savāc atkritumus. Ņemot vērā spēcīgo korelāciju starp dzīvniekiem un cilvēkiem, "šie atklājumi varētu sniegt konceptuālu pamatu alternatīvas ārstēšanas stratēģiju izstrādei", atzīmēja autori.
Komanda pārbaudīja vienu no šīm stratēģijām pelēm, bloķējot ūdens kanālu astrocītos - smadzeņu šūnās, kas palīdz novirzīt ūdeni caur glifātisko sistēmu. Pelēm, kurām nebija kanāla, lēkmes attīstījās tūska pēc insulta, kas liek domāt, ka līdzīga ārstēšana var dot daudzsološus rezultātus arī cilvēkiem. Autori piebilda, ka līdztekus ūdens plūsmas bloķēšanai turpmākās procedūras varētu novērst tūsku, palēninot insulta izraisītas elektriskās aktivitātes izplatīšanos smadzenēs. Šīs elektriskās vētras vairākas dienas pēc insulta turpina aizsprostot smadzenes, katru reizi izraisot tūsku.
Išēmiskā insulta novērotie kaitīgās elektriskās aktivitātes viļņi parādās arī vienlaikus ar "praktiski katru traumu", sacīja Mestre. Jaunais pētījums norāda, ka glifātiskajai sistēmai var būt nozīme apstākļos, kad smadzenēs un ap tām ir asiņošana, traumatisks smadzeņu ievainojums un pat migrēna, kaut arī šādi savienojumi joprojām ir "tikai spekulatīvi". Kādu dienu glifātiskā sistēma varētu piedāvāt ārstiem pilnīgi jaunu stratēģiju akūtu smadzeņu traumu ārstēšanai, sacīja Mestre.
