Forskare har hittat ett sätt att återställa hjärnans självrengörande funktion

Forskning visar att neurologiska sjukdomar som Alzheimers, Parkinsons och andra kan betraktas som sjukdomar som "smutsig hjärna", där hjärnan har svårt att rensa ut skadligt avfall. Åldrande är en viktig riskfaktor, när vi blir äldre minskar hjärnans förmåga att rensa ut giftiga avlagringar. Ny forskning på möss visar dock att det är möjligt att reversera åldersrelaterade förändringar och återställa hjärnans reningsprocess.

Denna studie visar att återställning av lymfkärlens funktion i halsen avsevärt kan förbättra hjärnans åldersfördröjda avfallshantering. Och det gjordes med hjälp av ett läkemedel som redan används kliniskt, vilket öppnar upp för en potentiell behandlingsstrategi.

Douglas Kelly, PhD, professor i maskinteknik vid Hajim School of Engineering vid University of Rochester, är en av huvudförfattarna till studien som publicerats i tidskriften Nature Aging, tillsammans med Maiken Nedergaard, MD, meddirektör för universitetets Center for Translational Neuroscience.

Hjärnans glymfatiska clearance-system, som först beskrevs av Nedergaard och kollegor år 2012, är en unik avfallsrensningsprocess i hjärnan som använder cerebrospinalvätska (CSF) för att spola ut överskott av proteiner som produceras av normal hjärncellsaktivitet. Denna upptäckt har lett till nya metoder för att behandla sjukdomar som är förknippade med ansamling av proteinavfall i hjärnan, såsom Alzheimers (beta-amyloid och tau) och Parkinsons (alfa-synuklein). I friska, unga hjärnor rensar det glymfatiska systemet effektivt hjärnan från dessa giftiga proteiner, men när vi åldras saktar detta system ner, vilket banar väg för att dessa sjukdomar kan utvecklas.

Nätverk av små pumpar avlägsnar avfall från hjärnan

Efter att proteinrik ryggmärgsvätska lämnat skallen måste den färdas genom lymfsystemet och så småningom till njurarna, där den bearbetas tillsammans med kroppens övriga avfall. Den nya studien använder avancerade avbildnings- och partikelspårningstekniker för att för första gången i detalj kartlägga vägen genom de cervikala lymfkärlen i nacken genom vilken hälften av den förorenade ryggmärgsvätskan lämnar hjärnan.

Förutom att mäta flödet av cerebrospinalvätska kunde forskarna observera och registrera pulseringen av lymfkärlen i nacken, vilka hjälper till att dra ut cerebrospinalvätskan ur hjärnan. "Till skillnad från hjärt-kärlsystemet, där det finns en stor pump – hjärtat – transporteras vätska i lymfsystemet av ett nätverk av små pumpar", sa Kelly. Dessa mikroskopiska pumpar, kallade lymfangioner, har ventiler för att förhindra återflöde och är anslutna till varandra för att bilda lymfkärl.

Forskarna fann att allt eftersom mössen åldrades minskade frekvensen av lymfangionkontraktioner och klaffarna slutade fungera. Som ett resultat var borttagningshastigheten för kontaminerad cerebrospinalvätska från hjärnan 63 % lägre hos äldre möss jämfört med yngre djur.

Ett välkänt läkemedel återställer flödet av renande vätskor i hjärnan

Teamet bestämde sig sedan för att se om de kunde återuppliva lymfangionerna och identifierade ett läkemedel som heter prostaglandin F2α, en hormonliknande förening som ofta används inom medicin för att framkalla förlossning och är känd för att stimulera glatt muskulatur. Lymfangioner är fodrade med glatta muskelceller, och när forskarna applicerade läkemedlet på de cervikala lymfkärlen hos gamla möss ökade kontraktionshastigheten och flödet av förorenad cerebrospinalvätska från hjärnan och återgick till nivåer som ses hos unga möss.

”Dessa kärl är bekvämt placerade nära hudytan, vi vet att de är viktiga, och vi vet nu hur man kan påskynda deras funktion”, sa Kelly. ”Det är tänkbart att denna metod, kanske i kombination med andra interventioner, skulle kunna utgöra grunden för framtida behandlingar för dessa sjukdomar.”