Glymfatiska systemet: vad det är och vilka funktioner det utför i människokroppen

Lymfsystemet, även känt som lymfoidsystemet, består av ett nätverk av kärl, noder och organ som är en del av immunsystemet. Lymfkärlen bär en klar vätska som kallas lymfa tillbaka till hjärtat för återcirkulation.

Huvudsyftet med lymfan är immunologiskt försvar; tar bort främmande bakterier och andra ämnen från kroppen. Lymf innehåller avfallsprodukter, proteiner, antikroppar och döda celler, såväl som mikrober. Lymfoida organ är uppbyggda av lymfoid vävnad och är ställen för produktion och aktivering av olika immunceller.

Tills nyligen ansågs hjärnan och ryggmärgen sakna ett lymfsystem. Förekomsten av ett slags cerebralt lymfsystem har dock nyligen påvisats. Detta makroskopiska avfallshanteringssystem kallas det glymphatiska systemet på grund av dess beroende av gliaceller och dess funktioner homologa med lymfsystemets funktioner i det centrala nervsystemet.

I den här artikeln utforskar vi det glymphatiska systemet, dess huvudsakliga funktioner och implikationerna för behandlingen av neurodegenerativa sjukdomar av denna upptäckt.

• Relaterad artikel: "De 12 människokroppssystemen (och hur de fungerar)"

Vad är det glymphatiska systemet?

Det glymphatiska systemet är ett nätverk av kärl som används för att ta bort avfall från det centrala nervsystemet eller CNS. Detta system är särskilt aktivt medan vi sover, det eliminerar gifter och annat avfall från hjärnans ämnesomsättning. Nyligen har forskning visat att det glymfatiska systemet kan störas och fungera mindre med tiden; detta har föreslagits som en möjlig orsak till vissa neurodegenerativa sjukdomar.

Det glymphatiska systemet är den cerebrala och spinala motsvarigheten till lymfsystemet. Lymfsystemet stödjer immunförsvaret och tillhandahåller en väg parallell med cirkulationssystemet för att avlägsna vätskor från kroppen. Detta system transporterar överskott av interstitiell vätskor, proteiner och avfallsmaterial ut från de olika organen och kroppsvävnaderna. Dessa ämnen kasseras för att reglera vätskevolym och osmotiskt tryck; detta är avgörande eftersom underlåtenhet att ta bort dessa lösliga proteiner kan orsaka allvarliga blockeringar.

Varje blockering i lymfgångarna kan få dramatiska konsekvenser. I fall av elefantiasis, en sjukdom som orsakas av lymfatiska parasiter, uppstår kroniskt ödem när lymfclearningen upphör och interstitiellt lösta ämnen ackumuleras.

Paradoxalt, lymfsystemet sträcker sig inte till det centrala nervsystemet: hjärnan och ryggmärgen. Fram till upptäckten av gingláfatico-systemet väcktes flera hypoteser om hur hjärnan eliminerade avfall.

• Du kanske är intresserad: "Delar av nervsystemet: funktioner och anatomiska strukturer"

hjärnrengöringsmodell

Hjärnan, som alla organ i vår kropp, producerar metabolt avfall, alla enzymatiska reaktioner producerar avfall som måste elimineras. Det glymphatiska systemet består av vattenkanaler och använder cerebrospinalvätska som transportvätska.

De cerebrospinalvätska (CSF) är en klar, färglös vätska som omger hjärnan och ryggmärgen. Dess huvudsakliga funktion är skydd: det hjälper till att dämpa slag eller skador. Också ansvarar för att ta bort slaggprodukter från nervsystemet. Sättet på vilket de olika resterna utbyttes mellan hjärnvävnad och cerebrospinalvätska är en ny upptäckt.

En studie från 2012 ledd av M. Nedergaard och forskare vid University of Rochester använde två-foton fluorescensavbildning för att titta på arachnoid cerebrospinalvätskan hos levande möss. Genom in vivo två-foton-excitationsmikroskopi kunde Rochester-teamet observera cerebrospinalvätskeflödet i realtid utan att behöva borra in i facket.

Enligt deras fynd, cerebrospinalvätskan byts ut med den interstitiella vätskan som omger hjärnan genom de paravaskulära utrymmena som omger de stora ådrorna och underlättar dräneringen.

Normalt separeras cerebrospinalvätskan från hjärnvävnaden, vilket förhindrar utbyte av ämnen. Den traditionella modellen för cerebrospinalvätskehydrodynamik har dock blivit rejält ifrågasatt. Vi vet nu att cerebrospinalvätska kan komma in i utrymmena bredvid de minsta blodkärlen som når hjärnan (Virchows utrymmen). Där kan den bytas ut mot interstitiell vätska; Detta sker tack vare en kanal som bildas av astrocyter. Fötterna på dessa gliaceller omger utrymmet som omger hjärnans kapillärer och bildar de glymfatiska kanalerna. Var cirkulerar hjärnans interstitiell vätska?

Utbytet av material via glymfatisk transport sker från ännu delvis okända energikällor. Främst erhålls energin från artärernas pulsationer och trycket som skapas genom att cerebrospinalvätskan bildas. Avfallsprodukter som proteiner och metaboliter avlägsnas från hjärnvävnaden och transporteras till cerebrospinalvätskan för omhändertagande. Cirka 50 % av cerebrospinalvätskan når de cervikala lymfkörtlarna för filtrering.

• Relaterad artikel: "Lymfatiska systemet: egenskaper, delar och funktioner"

Vad påverkar det glymphatiska systemets funktion?

Lymfsystemets förmåga att fungera korrekt beror på flera fysiologiska aspekter av olika organ i vår kropp. Dessa inkluderar immunsystemet, hjärtsystemet och cirkulationssystemet. Livsstil, sjukdomar och inflammationer kan alla ha negativa effekter på det glymfatiska systemet. Dessa förändringar kan göra att glymfatisk dränering går långsammare., negativt påverkar kroppens hälsa i allmänhet och främst hjärnan.

Studier har visat att lymfsystemet är mer effektivt och robust när hjärtat pumpar, blodet flödar, kroppen är avslappnad och hjärnan njuter av en vilsam sömn.

Hjärnan utför hushållsfunktioner under sömnen. Detta beror på att det glymphatiska systemet är mer aktivt vid den tiden. Utbytet mellan cerebrospinalvätska och interstitiell vätska är mer effektivt på grund av ökat extracellulärt utrymme.

Olika studier har visat att det expanderar med 60% under sömnen. Baserat på dessa fynd, tror man att ökad glymphatic clearance under natten kan vara en av orsakerna till sömnens återställande egenskaper.

Åldringsprocessen påverkar glymfatisk transport, särskilt den kanal som uttrycks av astrocyter som utför det mesta av systemets utbyte. Kanalen kan också försämras på grund av sömnbrist. Vissa studier har visat att träning kan mildra dessa effekter hos möss. Detta tyder på att fysisk aktivitet kan ha en neuroprotektiv funktion.

Förhållandet mellan det glymphatiska systemet och neurodegenerativa sjukdomar

Vissa neurodegenerativa sjukdomar kan orsakas av åldersrelaterade förändringar i glymfatisk funktion. Dessa inkluderar förändringar i gliacellerna som är ansvariga för att skapa de glymfatiska kärlen, minskad produktion av cerebrospinalvätska av choroidplexus minskningen av flexibilitet och arteriella pulsationer som ger den nödvändiga energin till utbyte med interstitiell vätska, och minskad förmåga hos CSF att röra sig genom hjärna.

Det glymphatiska systemet tar bort stora proteiner från hjärnan under sömnen. Ett av dessa proteiner är amyloid beta, som är huvudkomponenten i hjärnans plack associerade med Alzheimers sjukdom. Nedsättning av det glymphatiska systemet kan också vara inblandat i stroke och kortikal spridande depression.

Forskarna tror att ökad glymfatisk transport potentiellt kan fördröja uppkomsten av Alzheimers sjukdom och andra neurodegenerativa sjukdomar. Djurförsök visar att minskad glymphatisk transport ofta föregår sjukdom; därför skulle de tillåta oss att dra slutsatsen att större glymfatisk transport skulle kunna bidra till att skjuta upp sjukdomens uppkomst.

Sambandet mellan glymphatisk funktion och träning öppnar upp för en möjlighet till nya behandlingar för neurodegenerativa sjukdomar. Dessa behandlingar är sannolikt mer effektiva om de ges tidigt i utvecklingen av demens. Metoder för att bedöma glymphatiskt flöde genom magnetisk resonanstomografi eller positiv emissionstomografi utvecklas för närvarande som kliniska diagnostiska verktyg.

Det glymfatiska systemet kan ha fler funktioner än att ta bort avfall. I framtiden kan det också vara involverat i leveransen av tillväxtfaktorer och läkemedel, tyder forskning.