Mózg oczyszcza się tylko nocą. Tak działa układ, który nauka poznała nie tak dawno temu

Układ limfatyczny to sieć drobnych naczyń odprowadzających z tkanek wodę oraz produkty przemiany materii. Znajduje się w całym ciele, ale w mózgu sprawa jest bardziej złożona. Z tego powodu przez lata zakładano, że tkanka nerwowa radzi sobie z odpadami w inny sposób, choć nie wiadomo jaki.

Przełom przyszedł w 2012 r., kiedy zespół Maiken Nedergaard z Uniwersytetu w Rochester pokazał na myszach, że wzdłuż naczyń mózgowych płynie strumień płynu mózgowo-rdzeniowego, który zabiera ze sobą zbędne cząsteczki. Nazwa układu glimfatycznego pochodzi od słowa glia.

Glia, inaczej komórki glejowe, to komórki podporowe mózgu. Wyznaczają drogę, którą płyn mózgowo-rdzeniowy ma przepływać przez mózg. Ten ruch płynu napędza między innymi pulsowanie naczyń krwionośnych. Cały mechanizm działa w zamkniętej pętli między tętnicami, żyłami oraz przestrzeniami wokół neuronów.

Glimfatyczny drenaż nie pracuje równo przez całą dobę. Najintensywniej działa, kiedy śpimy, a konkretnie w fazie głębokiej. Wówczas mózg generuje powolne fale o niskiej częstotliwości. W badaniach na zwierzętach w tych właśnie momentach przepływ płynu przez tkankę nerwową był znacznie mocniejszy niż podczas czuwania.

Wyzwalaczem do uruchomienia trybu sprzątającego jest spadek noradrenaliny, neuroprzekaźnika utrzymującego mózg w stanie czujności w ciągu dnia. Wieczorem jej poziom obniża się i organizm przełącza się z pracy na regenerację. Bez głębokich faz snu zalegające resztki nie są usuwane tak skutecznie jak powinny.

Astrocyty to gwiaździste komórki glejowe, które wypełniają przestrzeń między neuronami, a ich wypustki szczelnie otaczają naczynia mózgowe. Końcówki tych wypustek, tak zwane stopki astrocytarne, przylegają do ścian tętnic oraz żył i tworzą warstwę pośredniczącą w wymianie płynów. W błonach tych stopek osadzona jest akwaporyna 4, białkowy kanał przepuszczający wodę wielokrotnie szybciej niż zwykła błona komórkowa.

Podczas snu przestrzeń między komórkami nerwowymi się powiększa nawet o około 60 procent w stosunku do stanu czuwania. Większa szczelina oznacza mniejszy opór dla płynu i sprawniejsze przepłukiwanie tkanki. U myszy pozbawionych kanałów AQP4 oczyszczanie mózgu spada nawet o 70 procent. Ten mechanizm ma więc ogromne znaczenie dla działania całego układu.

Mózg generuje odpady przez całą dobę, ponieważ neurony pracują nieustannie, a metabolizm dodatkowo zostawia po sobie zbędne białka. Najlepiej zbadanym przykładem jest beta-amyloid, krótki fragment większego białka mózgowego, który u zdrowych osób krąży i jest wypłukiwany na bieżąco. Drugim ważnym składnikiem do usunięcia jest tau, białko stabilizujące szkielet komórek nerwowych.

Gdy nocny drenaż szwankuje, oba wyżej wymienione związki zaczynają się odkładać. Beta-amyloid wkleja się w zewnątrzkomórkowe płytki, a tau tworzy wewnątrz neuronów sploty neurofibrylarne. Te dwa zjawiska charakteryzują chorobę Alzheimera. Badanie z 2018 r. wskazuje, że już jedna nieprzespana noc podnosi poziom beta-amyloidu w hipokampie oraz wzgórzu o około 5 procent. Powtarzanie tego scenariusza latami jest bardzo niekorzystne dla zdrowia.

Glimfatyczny drenaż również jest dotknięty upływem czasu. U starszych zwierząt laboratoryjnych przepływ płynu przez tkankę mózgową jest mniejszy nawet o 80 procent w porównaniu z młodszymi osobnikami. U ludzi dokładnych pomiarów brakuje, ale dane pośrednie wskazują na podobną sytuację.

Wraz z wiekiem akwaporyna 4 traci precyzyjne ułożenie w stopkach astrocytarnych, a transport wody jest przez to mniej wydajny. Drugą przeszkodą jest sam sen. Po sześćdziesiątce czas głębokiej fazy w nocy spada nawet o połowę, a właśnie wtedy drenaż pracuje najlepiej. Powstaje błędne koło, ponieważ słabszy sen ogranicza oczyszczanie, a narastające złogi pogarszają jakość snu. To częściowo tłumaczy, dlaczego choroby neurodegeneracyjne ujawniają się głównie u seniorów.

Na sprawność nocnego drenażu wpływa wiele czynników związanych ze stylem życia. Do najważniejszych zaliczamy:

• alkohol - regularne picie wieczorem spłyca sen głęboki, a wysokie dawki mocno osłabiają przepływ glimfatyczny.
• przewlekły stres - kiedy poziom noradrenaliny i kortyzolu utrzymuje się na wysokim poziomie również w nocy, mózgowi trudniej przełączyć się w tryb sprzątający.
• sztywne i mało elastyczne tętnice - nadciśnienie, miażdżyca oraz palenie papierosów to czynniki, które osłabiają tętnienie naczyń, przez co cały drenaż słabnie.
• obturacyjny bezdech senny - powtarzające się spadki tlenu i mikroprzebudzenia rozbijają ciągłość fazy głębokiej.

Codzienne nawyki usprawniają pracę glimfatycznego drenażu lub mogą ją zaburzać. Najkorzystniej działa odpowiedni sen - 7-9 godzin oraz stałe pory zasypiania i wstawania, ponieważ regularność wzmacnia fazę głęboką. Ważna jest też pozycja ciała. Badania na zwierzętach pokazały, że spanie na boku daje szybsze oczyszczanie niż leżenie na plecach lub na brzuchu.

Dla mózgu liczy się także codzienna porcja ruchu, ponieważ aktywność fizyczna wzmacnia tętnienie naczyń, a tym samym przepływ przez tkankę nerwową. Wystarczy nawet 30 minut spokojnego marszu dziennie. Trzeba też pamiętać o nawodnieniu, ponieważ płyn mózgowo-rdzeniowy w 99 procentach składa się z wody. Alkoholu najlepiej unikać co najmniej 3-4 godziny przed snem. Osoby z bezdechem powinny skonsultować się z lekarzem i zdecydować na leczenie.

Nocne sprzątanie mózgu to dobrze udokumentowany proces, a jego sprawność zależy głównie od jakości snu. Rutynowy harmonogram dobowy, codzienny ruch oraz higiena odpoczynku to elementy, które przekładają się na lepszą pracę mózgu w kolejnych latach, a nawet i na starość.

Źródła:

1. NLM, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3551275/
2. NLM, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3880190/
3. NLM, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6307855/
4. NLM, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5924922/
5. NLM, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4245362/
6. NLM, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5797082/
7. NLM, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4524974/