Glymphatisches System: was es ist und welche Funktionen es im menschlichen Körper erfüllt

Das lymphatische System, auch lymphoides System genannt, besteht aus einem Netzwerk von Gefäßen, Knoten und Organen, die Teil des Immunsystems sind. Die Lymphgefäße transportieren eine klare Flüssigkeit, die Lymphe genannt wird, zur Rezirkulation zurück zum Herzen.

Der Hauptzweck der Lymphe ist die immunologische Abwehr; entfernt fremde Bakterien und andere Wirkstoffe aus dem Körper. Lymphe enthält Abfallprodukte, Proteine, Antikörper und tote Zellen sowie Mikroben. Lymphoide Organe bestehen aus lymphoidem Gewebe und sind die Produktions- und Aktivierungsorte verschiedener Immunzellen.

Bis vor kurzem wurde angenommen, dass Gehirn und Rückenmark kein Lymphsystem haben. Allerdings wurde kürzlich die Existenz einer Art zerebralem Lymphsystem nachgewiesen. Dieses makroskopische Abfallentsorgungssystem wird aufgrund seiner Abhängigkeit von glymphatischem System genannt Gliazellen und seine Funktionen, die denen des lymphatischen Systems innerhalb des zentralen Nervensystems homolog sind.

In diesem Artikel untersuchen wir

das glymphatische System, ihre Hauptfunktionen und die Auswirkungen dieser Entdeckung auf die Behandlung von neurodegenerativen Erkrankungen.

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Was ist das glymphatische System?

Das glymphatische System ist ein Netzwerk von Gefäßen, die verwendet werden, um Abfallstoffe aus dem zentralen Nervensystem zu entfernen oder ZNS. Dieses System ist besonders aktiv, während wir schlafen, es eliminiert Giftstoffe und andere Abfälle aus dem Gehirnstoffwechsel. Kürzlich hat die Forschung gezeigt, dass das glymphatische System mit der Zeit gestört werden und weniger funktionieren kann; Dies wurde als mögliche Ursache für einige vorgeschlagen Neurodegenerative Krankheiten.

Das glymphatische System ist das zerebrale und spinale Gegenstück zum lymphatischen System. Das Lymphsystem unterstützt das Immunsystem und stellt parallel zum Kreislaufsystem einen Weg zur Entfernung von Flüssigkeiten aus dem Körper bereit. Dieses System transportiert überschüssige interstitielle Flüssigkeiten, Proteine ​​und Abfallstoffe aus den verschiedenen Organen und Körpergeweben heraus. Diese Substanzen werden verworfen, um das Flüssigkeitsvolumen und den osmotischen Druck zu regulieren; Dies ist von entscheidender Bedeutung, da ein Versäumnis, diese löslichen Proteine ​​zu entfernen, zu ernsthaften Blockaden führen kann.

Jede Verstopfung der Lymphbahnen kann dramatische Folgen haben. Bei Elephantiasis, einer durch lymphatische Parasiten verursachten Krankheit, treten chronische Ödeme auf, wenn die Lymphreinigung aufhört und sich interstitielle gelöste Stoffe ansammeln.

Paradoxerweise, das lymphatische System erstreckt sich nicht bis zum Zentralnervensystem: Gehirn und Rückenmark. Bis zur Entdeckung des Gingláfatico-Systems wurden mehrere Hypothesen darüber aufgestellt, wie das Gehirn Abfall eliminiert.

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Gehirnreinigungsmodell

Das Gehirn produziert wie alle Organe unseres Körpers Stoffwechselabfälle, alle enzymatischen Reaktionen produzieren Abfall, der ausgeschieden werden muss. Das glymphatische System besteht aus Wasserkanälen und nutzt Liquor cerebrospinalis als Transportflüssigkeit.

Das zerebrospinale Flüssigkeit (CSF) ist eine klare, farblose Flüssigkeit, die das Gehirn und das Rückenmark umgibt. Seine Hauptfunktion ist der Schutz: Es hilft, Schläge oder Verletzungen abzufedern. Ebenfalls ist verantwortlich für die Entfernung von Abfallprodukten aus dem Nervensystem. Die Art und Weise, wie die verschiedenen Rückstände zwischen Gehirngewebe und Liquor ausgetauscht wurden, ist jedoch eine neuere Entdeckung.

Eine Studie aus dem Jahr 2012 unter der Leitung von M. Nedergaard und Forscher der University of Rochester nutzten die Zwei-Photonen-Fluoreszenz-Bildgebung, um die Arachnoidea cerebrospinalflüssigkeit von lebenden Mäusen zu untersuchen. Durch In-vivo-Zwei-Photonen-Anregungsmikroskopie konnte das Rochester-Team den Liquorfluss in Echtzeit beobachten, ohne in das Kompartiment bohren zu müssen.

Nach ihren Erkenntnissen Liquor cerebrospinalis wird mit der interstitiellen Flüssigkeit, die das Gehirn umgibt, durch die paravaskulären Räume ausgetauscht die die großen Venen umgeben und den Abfluss erleichtern.

Normalerweise wird der Liquor cerebrospinalis vom Hirngewebe getrennt, wodurch der Stoffaustausch verhindert wird. Das traditionelle Modell der Hydrodynamik des Liquor cerebrospinalis wurde jedoch entschieden in Frage gestellt. Wir wissen jetzt, dass Liquor in die Räume neben den kleinsten Blutgefäßen eindringen kann, die das Gehirn erreichen (die Virchow-Räume). Dort kann es mit interstitieller Flüssigkeit ausgetauscht werden; Dies geschieht dank eines Kanals, der durch die gebildet wird Astrozyten. Die Füße dieser Gliazellen umgeben den Raum, der die Kapillaren des Gehirns umgibt, und bilden die glymphatischen Kanäle. Wo zirkuliert die interstitielle Flüssigkeit des Gehirns?

Der Stoffaustausch über glymphatischen Transport resultiert aus noch teilweise unbekannten Energiequellen. Die Energie wird hauptsächlich aus den Pulsationen der Arterien und dem Druck gewonnen, der durch die Herstellung der Zerebrospinalflüssigkeit entsteht. Abfallprodukte wie Proteine ​​und Metaboliten werden aus dem Hirngewebe entfernt und zur Entsorgung in den Liquor cerebrospinalis transportiert. Ungefähr 50 % des Liquor cerebrospinalis erreichen die zervikalen Lymphknoten zur Filtration.

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Was beeinflusst die Funktion des glymphatischen Systems?

Die Fähigkeit des lymphatischen Systems, richtig zu funktionieren, hängt von mehreren physiologischen Aspekten verschiedener Organe unseres Körpers ab. Dazu gehören das Immunsystem, das Herzsystem und das Kreislaufsystem. Lebensstil, Krankheiten und Entzündungen können alle negative Auswirkungen auf das glymphatische System haben. Diese Veränderungen können dazu führen, dass der glymphatische Abfluss verlangsamt wird., die die Gesundheit des Körpers im Allgemeinen und vor allem des Gehirns negativ beeinflussen.

Studien haben gezeigt, dass das Lymphsystem effizienter und robuster ist, wenn das Herz pumpt, das Blut fließt, der Körper entspannt ist und das Gehirn einen erholsamen Schlaf genießt.

Das Gehirn führt im Schlaf Haushaltsfunktionen aus. Das liegt daran, dass das glymphatische System zu dieser Zeit aktiver ist. Der Austausch zwischen Liquor cerebrospinalis und interstitieller Flüssigkeit ist aufgrund des vergrößerten extrazellulären Raums effizienter.

Verschiedene Studien haben gezeigt, dass es sich im Schlaf um 60 % ausdehnt. Basierend auf diesen Ergebnissen wird angenommen, dass die glymphatische Clearance während der Nacht erhöht ist könnte eine der Ursachen für die erholsamen Eigenschaften des Schlafes sein.

Der Alterungsprozess beeinflusst den glymphatischen Transport, insbesondere den von Astrozyten exprimierten Kanal, der den größten Teil des Austauschs des Systems durchführt. Der Kanal kann sich auch durch Schlafentzug verschlechtern. Einige Studien haben gezeigt, dass Bewegung diese Effekte bei Mäusen abschwächen kann. Dies deutet darauf hin, dass körperliche Aktivität eine neuroprotektive Funktion haben könnte.

Beziehung des glymphatischen Systems und neurodegenerativen Erkrankungen

Einige neurodegenerative Erkrankungen kann durch altersbedingte Veränderungen der glymphatischen Funktion verursacht werden. Dazu gehören Veränderungen in den Gliazellen, die für die Bildung der glymphatischen Gefäße verantwortlich sind, eine verminderte Produktion von Liquor cerebrospinalis durch die Plexus choroideus die Verringerung der Flexibilität und der arteriellen Pulsationen, die die notwendige Energie liefern Austausch mit interstitieller Flüssigkeit und verringerte Fähigkeit von CSF, sich durch die Flüssigkeit zu bewegen Gehirn.

Das glymphatische System entfernt während des Schlafs große Proteine ​​aus dem Gehirn. Eines dieser Proteine ​​ist Amyloid Beta, das der Hauptbestandteil der Gehirnplaques ist, die mit der Alzheimer-Krankheit in Verbindung gebracht werden. Eine Beeinträchtigung des glymphatischen Systems kann auch an einem Schlaganfall und einer kortikalen Ausbreitungsdepression beteiligt sein.

Die Forscher glauben, dass ein erhöhter glymphatischer Transport möglicherweise den Ausbruch der Alzheimer-Krankheit und anderer neurodegenerativer Erkrankungen verzögern könnte. Tierexperimente zeigen, dass ein verringerter glymphatischer Transport häufig einer Erkrankung vorausgeht; daher lassen sie uns den Schluss zu, dass ein größerer glymphatischer Transport dazu beitragen könnte, den Ausbruch der Krankheit hinauszuzögern.

Die Beziehung zwischen glymphatischer Funktion und Bewegung eröffnet eine Möglichkeit neuer Behandlungen für neurodegenerative Erkrankungen. Diese Behandlungen sind wahrscheinlich wirksamer, wenn sie früh im Fortschreiten der Demenz verabreicht werden. Verfahren zur Beurteilung des glymphatischen Flusses durch Magnetresonanztomographie oder Positiv-Emissions-Tomographie werden derzeit als klinische Diagnosewerkzeuge entwickelt.

Das glymphatische System kann mehr Funktionen haben als die Abfallbeseitigung. In Zukunft könnte es auch an der Verabreichung von Wachstumsfaktoren und Medikamenten beteiligt sein, so die Forschung.