Suolainen neste huuhtelee säännöllisesti aivojen läpi myrkkyjen ja jätteiden puhdistamiseksi, mutta aivohalvauksen jälkeen tämä neste tulvii elimeen ja hukuttaa sen solut.
Aivojen turvotus, joka tunnetaan nimellä aivoödeema, esiintyy aivohalvauksen jälkeen, kun vesi virtaa aivosoluihin ja niitä ympäröivään tilaan. Vuosien ajan tutkijat uskoivat, että tämä ylimääräinen neste tuli verestä, mutta uusien todisteiden perusteella vesi lähtee kokonaan toisesta lähteestä: natriumirikkaassa aivojen selkäydinnesteessä, joka tunkeutuu aivoihin. Nämä tulokset ovat peräisin sekä elävistä hiirimalleista että ihmisen kudoksesta.
Tulokset, jotka julkaistiin Science-lehdessä 30. tammikuuta, viittaavat potentiaalisiin hoitomuotoihin, joilla lievitetään aivojen turvotusta ja parannetaan potilaiden toipumista aivohalvauksen jälkeen.
Pesusykli meni pieleen
Aivohalvauksia tapahtuu, kun tukkeuma tukkii aivojen verisuonen tai suonen murtuu kokonaan. Ilman riittävää energiansaantia aivosolut eivät enää pysty valvomaan, mitkä hiukkaset kulkevat niiden kalvojen läpi. Muutamassa minuutissa neuronit turpoavat kuin liian täynnä rantapalloja ja alkavat oikosulkea, kertyä vaurioita ja kuolevat. Tuntia myöhemmin myös aivojen verisuonia verhoava tiiviisti kudottu kudos, veri-aivoeste, alkaa toimia, ja koko elin ottaa vettä.
"Yli 60 vuoden ajan ihmiset ajattelivat, että tämä nesteen kerääntyminen oli peräisin verestä" vuotaen vaarannetun veri-aivoesteen läpi, sanoi tutkimuksen johtava kirjoittaja Dr. Humberto Mestre, klinikkalainen ja nykyinen tohtoriopiskelija Rochesterin yliopiston lääketieteellisessä keskuksessa ( URMC) käännösneurolääketieteen keskus. Aivoödeema asettuu kuitenkin kauan ennen veri-aivoesteen hajoamista, mikä johtaa Mestren ja hänen kollegoidensa pohtimaan, tuleeko vesi todella jostakin muualta.
"Kukaan ei ollut katsellut näitä vaihtoehtoisia nestelähteitä", Mestre sanoi. Serebrospinaalinen neste, joka muodostaa noin 10% nisäkkään kalloontelosta löytyvästä nesteestä, erottui lupaavana ehdokkaana, hän lisäsi.
Aivoissa aivo-selkäydinneste virtaa glymfaattisen järjestelmän, letkuverkon läpi, joka kiertää elimen suonien ja valtimoiden veistämiä reittejä, Neurochemical Research -lehden 2015 raportin mukaan. Neste virtaa aivan verisuonten ulkopuolella, pitäen paikallaan "munkkimaisen tunnelin" soluja. (Kuva pituusjohtimesta, joka edustaa valtimoa ja lepää kumiletkun sisällä, joka toimii kuin nesteellä täytetty ulkoinen tunneli.) Kun valtimoiden lihakset supistuvat, lähellä oleva aivo-selkäydinneste työntyy reittiään ja kerää aineenvaihduntajätteet tapa. Roskapostin poistamisen lisäksi glyymfaattinen järjestelmä voi myös auttaa rasvojen, sokerien ja muiden tärkeiden yhdisteiden jakautumista aivoihin.
Vaikka Mestre ja hänen avustajansa totesivat, että glyfattiset järjestelmät ovat tärkeitä terveissä aivoissa, aivohalvauksen jälkimainingeissa, ne kulkevat reunanjohdolla ja ajavat edeeman puhkeamista. "Aivo-selkäydinneste on itse asiassa pääasiallinen turvotuksen aiheuttaja heti aivohalvauksen tapahtumisen jälkeen", Mestre sanoi.
Pysy tulvassa
Aivo-selkäydinnesteen rooli aivohalvauksessa vältti tutkijoita osittain vuosikymmenien ajan, koska mitään tekniikkaa ei ollut olemassa reaaliajassa tapahtuvan aivohalvauksen havaitsemiseksi, Mestre sanoi.
Hän ja hänen tekijänsä yhdistivät useita tekniikoita havaitakseen nestevirtauksen muutoksen aivohalvauksen saaneilla hiirillä. Ryhmä tutki eläinten aivot käyttämällä sekä MRI: tä että kaksifotonimikroskooppia, joka käyttää kevyitä ja fluoresoivia kemikaaleja elävien kudosten kuvaamiseen. "Voimme periaatteessa kuvata, mitä aivo-selkäydinneste tekee aivohalvauksen tapahtuessa", Mestre sanoi. Infusoimalla nestettä radioaktiivisilla hiukkasilla tutkijat voivat myös selvittää kuinka virtausnopeus muuttui ajan myötä.
Näitä menetelmiä käyttämällä ryhmä päätti, että turvotus tarttuu hiiren aivoihin "jo 3 minuutissa" aivohalvauksen jälkeen, kauan ennen kuin veri-aivoeste alkoi vuotaa, Mestre sanoi. Aivosolujen oikosulkuina ne kiertävät kemiallisia lähettiläitä, joita kutsutaan välittäjäaineiksi ja kaliumiksi, membraanien ulkopuolelle. Läheiset solut reagoivat kemikaalien sisäänvirtaan ja puolestaan oikosulkuun. Kun nämä sähkömyrskyt pyyhkäisevät läpi aivojen, verisuonien lihakset supistuvat ja luovat tilaa taskun keskenään ja ympäröivän imusysteemin välillä. Suolainen aivo-selkäydinneste imeytyy tuloksena olevaan tyhjiöön vetäen vesimolekyylejä mukanaan.
"Minne tahansa natriumia kertyy, vesi seuraa sitä", Mestre sanoi. Joukkue pystyi seuraamaan tätä seuraajaa-peliä pelaamaan tietyillä aivoalueilla, mutta ei voinut seurata veden virtausta koko elin kerralla. Tietokonemallin avulla simuloiden koko verkkoa, mutta he pystyivät ennustamaan, kuinka supistavat verisuonet johtavat veden virtausta hiiren koko aivojen läpi aivohalvauksen jälkeen.
Pisteiden yhdistämiseksi hiirien ja ihmisten välillä tekijät tutkivat iskeemisestä aivohalvauksesta kuolleiden potilaiden aivokudosta, jossa verihyytymä estää aivojen verisuonia. Hiiren ja ihmisen aivot kerääntyivät nestettä samoille alueille, nimittäin alueille, joiden läpi imusysteemi kulkee ja kerää jätteitä. Kun otetaan huomioon eläinten ja ihmisten välinen vahva korrelaatio, "nämä havainnot voisivat tarjota käsitteellisen perustan vaihtoehtoisten hoitostrategioiden kehittämiselle", kirjoittajat huomauttivat.
Ryhmä testasi yhtä näistä strategioista hiirillä estämällä vesikanavan astrosyytteihin, aivojen soluihin, jotka auttavat ohjaamaan vettä imusysteemin läpi. Hiirillä, joilla ei ollut kanavaa, kehittyi hitaammin turvotus aivohalvauksen jälkeen, mikä viittaa siihen, että samanlainen hoito voisi osoittaa lupaavan ihmispotilailla. Veden virtauksen estämisen lisäksi tulevat hoidot voivat mahdollisesti estää ödeeman hidastamalla aivohalvauksen aiheuttaman sähköisen toiminnan leviämistä aivoissa, kirjoittajat lisäsivät. Nämä sähkömyrskyt jatkavat aivojen poistoa päiviä aivohalvauksen jälkeen, aiheuttaen turvotusta joka kerta, kun niitä tapahtuu.
Iskeemisessä aivohalvauksessa havaitut haitalliset sähköaktiivisuuden aallot esiintyvät myös yhdessä "käytännöllisesti katsoen jokaisen vamman kanssa", Mestre sanoi. Uusi tutkimus vihjaa, että glyfattisella järjestelmällä voi olla roolia olosuhteissa, joissa aivoissa ja niiden ympäristössä esiintyy verenvuotoa, traumaattisia aivovaurioita ja jopa migreenia, vaikka sellaiset yhteydet ovatkin "puhtaasti spekulatiivisia". Jossain vaiheessa glyfaattinen järjestelmä voisi tarjota lääkäreille aivan uuden strategian akuutin aivovaurioiden hoitamiseksi, Mestre sanoi.
