Ledtrådar i hjärnans avfallssystem kan hjälpa till att förklara Alzheimers
Ny forskning avslöjar att en viss grupp lymfkärl spelar en avgörande roll för att hjälpa hjärnan att avfallshantera. Det antyder också att försämring av dessa kärl genom åldrande kan bidra till neurodegenerativa sjukdomar, såsom Alzheimers.
Fram till för några år sedan insåg forskare inte att hjärnan hade lymfkärl som hjälper den att bli av med överflödig vätska och avfall.
De har sedan dess upptäckt att hjärnan använder lymfkärl för att dränera bort avfall i cerebrospinalvätska (CSF).
De underliggande mekanismerna och transportvägarna för att dränera CSF från hjärnan har dock varit oklara.
I den nya studien undersökte forskare från Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) och Center for Vascular Research, båda i Daejeon, Sydkorea, en grupp lymfkärl som ligger i skallen.
En ny Natur papper beskriver hur de använde speciella MR-skanningar för att spåra CSF genom lymfkärl hos gnagare.
Kartläggning av hjärnans dräneringssystem
Teamet fann att basala meningeala lymfkärl (mlV) är de viktigaste vägarna genom vilka CSF dränerar från hjärnan.
"Vi visar också," notera författarna, "att basala mlV är hotspots för clearance av CSF-makromolekyler och att både mlV-integritet och CSF-dränering är nedsatt med åldrande."
Genom att hjälpa till att kartlägga hjärnans lymfsystem bidrar studien till nya behandlingar som ökar hjärnans förmåga att kasta avfall.
Lymfsystemet är en samling kärl som ligger bredvid blodkärlen i cirkulationssystemet.Lymfsystemet bär lymf, som är en färglös vätska som innehåller avfallsprodukter och immunceller. Lymfkörtlar filtrerar lymfan och återför den till blodomloppet.
När bildtekniker förbättras får forskare ny inblick i den avgörande roll som lymfsystemet spelar för hälsa och sjukdom.
I immunitet lär forskare till exempel att lymfsystemet inte bara reglerar transporten av immunceller utan att dess egna celler och fysiska egenskaper kan påverka lokala förhållanden i vävnader.
Basala mlV är den huvudsakliga dräneringsvägen
Tidigare studier har visat att mlV transporterar avfall för bortskaffande genom djupt sittande livmoderhals lymfkörtlar.
Andra hade också visat att dorsala mlV i de övre delarna av skallen sannolikt var de viktigaste rensningsvägarna. Dessa studier hittade emellertid inga större dräneringsmekanismer i dessa regioner.
Den senaste studien bekräftar att basala mlV är den viktigaste utgångsvägen för dränering av CSF från hjärnan.
"Som en dold utgång för CSF," säger den första studieförfattaren Dr. Ji Hoon Ahn, från Graduate School of Medical Science and Engineering vid KAIST, "vi tittade på mlVs fångade i komplexa strukturer vid skallen."
Teamet använde ett antal tekniker för att göra en detaljerad studie av basala mlV. Till exempel, för att visualisera mlV, använde de ett fluorescensmikroskop för att spåra rutten för lymfspårämnen i genetiskt konstruerade möss.
Detaljerade undersökningar av djurs skalle avslöjade att "basala mlV innehåller alla nödvändiga funktioner för upptag och dränering av CSF."
En sådan egenskap är närvaron av grenar med fingerliknande utsprång; detta är typiskt för fungerande lymfkärl. En annan egenskap är att basala mlV har ventiler som bara låter vätskan flöda i en riktning.
I en annan uppsättning experiment med råttor och möss visade teamet att CSF dränerar övervägande genom basala mlV.
Dessutom observerade teamet att strukturen hos mlV och deras ventiler kan försämras med åldern och därmed hindra dräneringen av CSF. De såg detta när de jämförde mlVs hos möss som var 3 månader gamla med de hos möss som var mer än 2 år gamla.
Några av de nyare behandlingarna för Alzheimers sjukdom riktar sig mot giftiga proteiner. Det kan vara att genom att tillhandahålla en karta över dräneringsvägar kan studien hjälpa utvecklingen av behandlingar som försöker minska toxisk proteinansamling genom att förbättra hjärnans avfallshanteringssystem.
