Slaná tekutina pravidelne preplachuje mozog, aby vyčistila toxíny a odpad, ale po mŕtvici táto tekutina zaplaví orgán a utopí jeho bunky.
Opuch mozgu, známy ako mozgový edém, sa vyskytuje po mŕtvici, keď voda prúdi do mozgových buniek a do priestoru, ktorý ich obklopuje. Vedci si roky mysleli, že táto nadbytočná tekutina pochádza z krvi, ale nové dôkazy naznačujú, že voda pramení z iného zdroja: mozgovomiechového moku bohatého na sodík, ktorý preniká do mozgu. Tieto výsledky pochádzajú z živých myších modelov a ľudských tkanív.
Zistenia, publikované 30. januára v časopise Science, poukazujú na možné liečby na potlačenie opuchu v mozgu a zlepšenie zotavenia pacientov po mozgovej príhode.
Umývací cyklus zlyhal
Mŕtvica sa objaví, keď upchatie upchne krvnú cievu v mozgu alebo sa cieva úplne roztrhne. Bez adekvátneho zásobovania energiou už mozgové bunky nemôžu strážiť, ktoré častice prechádzajú cez ich membrány. Neuróny v priebehu niekoľkých minút opuchnú ako preplnené plážové lopty a začnú sa skratovať, narastajú škody a umierajú. O niekoľko hodín neskôr začne tiež zlyhávať tesná tkanivová výstelka v mozgu, hematoencefalická bariéra a celý orgán preberá vodu.
„Viac ako 60 rokov si ľudia mysleli, že táto akumulácia tekutín prichádza z krvi“, ktorá unikla cez kompromitovanú hematoencefalickú bariéru, uviedol vedúci štúdie Dr. Humberto Mestre, lekár a súčasný doktorand na Medical Center University of Rochester ( URMC) Centrum pre translačnú neuromedicínu. Mozgový edém sa však objaví dlho predtým, ako sa rozpadne hematoencefalická bariéra, čo Mestreho a jeho kolegov vedie k otázke, či voda skutočne pochádza niekde inde.
„Nikto sa nepozeral na tieto alternatívne zdroje tekutín,“ povedal Mestre. Ako sľubný kandidát vynikal mozgomiechový mok, ktorý tvorí asi 10% tekutiny nájdenej v craniálnej dutine cicavcov.
Podľa správy z roku 2015 v časopise Neurochemical Research v mozgu mozgovomiechová tekutina preteká glyfatickým systémom, sieťou hadičiek, ktorá sa navíja pozdĺž ciest vyrezaných žilami a tepnami orgánu. Tekutina tečie tesne mimo krvné cievy, udržiavaná na mieste tunelom v tvare koblihy. (Predstavte si dĺžku drôtu, ktorý predstavuje tepnu, spočívajúcu vo gumovej hadici, ktorá sa chová ako vonkajší tunel naplnený tekutinou.) Keď sa svaly pozdĺž kontraktúr tepien dostanú, nabije sa blízka mozgomiechová tekutina po jej trase a zachytí metabolický odpad na cesta. Glymfatický systém môže okrem odstránenia koša pomôcť distribuovať tuky, cukry a ďalšie dôležité zlúčeniny v mozgu.
Aj keď má glyfatický systém zásadný význam pre zdravý mozog, po mozgovej porážke, haywire a vedie k edému, zistil Mestre a jeho spoluautorov. „Mozgovomiechová tekutina je vlastne hlavným hnacím motorom opuchu hneď po výskyte mŕtvice,“ povedal Mestre.
Zostať povodeň
Úloha mozgomiechového moku v mozgových porážkach vedcom po desaťročia unikla, čiastočne preto, že neexistovala žiadna technológia na pozorovanie mozgovej príhody, ktorá sa odohráva v reálnom čase, uviedol Mestre.
Spolu so svojimi spoluautormi kombinoval niekoľko techník na pozorovanie zmeny toku tekutín u myší trpiacich mozgovou príhodou. Tím nahliadol do mozgu zvierat pomocou MRI a dvojfotónového mikroskopu, ktorý používa svetlo a fluoreskujúce chemikálie na zobrazenie živých tkanív. „V zásade si môžeme predstaviť, čo mozgomiešna tekutina robí, kým sa udieva mozgová príhoda,“ povedal Mestre. Infúziou tekutiny rádioaktívnymi časticami mohli vedci tiež určiť, ako sa prietok v priebehu času menil.
Pomocou týchto metód tím určil, že opuchy sa zmocnia mozgu myši „už za 3 minúty“ po mozgovej príhode, dlho predtým, ako sa začne uvoľňovať hematoencefalická bariéra, uviedol Mestre. Po skrate mozgových buniek vyvolali chemické posly známe ako neurotransmitery a draslík do priestoru za ich membránami. Bunky v okolí reagujú na prísun chemikálií a následne na skrat. Keď tieto elektrické búrky prechádzajú mozgom, svaly v krvných cievach sa sťahujú a vytvárajú medzi sebou a okolitým glyfatickým systémom medzeru. Do výsledného vákua sa nasáva slaná cerebrospinálna tekutina, ktorá spolu s ňou ťahá molekuly vody.
„Kdekoľvek sa sodík hromadí, voda ho bude nasledovať,“ povedal Mestre. Tím mohol sledovať túto hru sledovania, ktorá sa odohráva vo vybraných oblastiach mozgu, ale nedokázala sledovať tok vody v celom orgáne naraz. Pomocou počítačového modelu simulovali celú glyfatickú sieť, boli však schopní predpovedať, ako by zúženie krvných ciev poháňalo tok vody celým mozgom myši po mŕtvici.
Na spojenie bodiek medzi myšami a ľuďmi autori skúmali mozgové tkanivo pacientov, ktorí zomreli na ischemickú mŕtvicu, pričom krvná zrazenina blokuje krvné cievy v mozgu. Myšie a ľudské mozgy akumulovali tekutinu v rovnakých oblastiach, menovite v oblastiach, cez ktoré prechádza glyfatický systém a zachytáva odpad. Vzhľadom na silnú koreláciu medzi zvieratami a ľuďmi, „tieto zistenia by mohli poskytnúť koncepčný základ pre vývoj alternatívnych liečebných stratégií,“ uviedli autori.
Tím testoval jednu z týchto stratégií na myšiach blokovaním vodného kanála na astrocytoch, bunkách v mozgu, ktoré pomáhajú nasmerovať vodu cez glyfatický systém. U myší, ktorým chýbala kanálika, sa po mozgovej príhode pomalšie vyvíjal opuch, čo naznačuje, že podobná liečba by mohla ukázať nádej u ľudských pacientov. Okrem blokovania toku vody môžu budúce liečby potenciálne zabrániť edémom spomalením šírenia elektrickej aktivity mozgu vyvolanej mozgovou príhodou. Tieto elektrické búrky naďalej zadržiavajú mozog celé dni po mozgovej príhode, čím vyvolávajú opuchy vždy, keď k nim dôjde.
Škodlivé vlny elektrickej aktivity pozorované pri ischemickej mozgovej príhode sa tiež objavujú v zhode s „prakticky každým zranením“, povedal Mestre. Nová štúdia naznačuje, že glyfatický systém môže hrať úlohu v podmienkach, kde dochádza k krvácaniu v mozgu a okolo neho, traumatickému poškodeniu mozgu a dokonca aj migréne, hoci tieto spojenia zostávajú „čisto špekulatívne“. Jedného dňa by glyfatický systém mohol lekárom ponúknuť úplne novú stratégiu liečby akútnych poranení mozgu, uviedol Mestre.
