Slaná tekutina pravidelně proplachuje mozek, aby vyčistila toxiny a odpad, ale po mrtvici tato tekutina zaplaví orgán a utopí jeho buňky.
Otok v mozku, známý jako mozkový edém, nastává po mozkové mrtvici, když voda proudí do mozkových buněk a prostoru, který je obklopuje. Po celá léta vědci mysleli, že tato přebytečná tekutina pochází z krve, ale nové důkazy naznačují, že voda pramení z jiného zdroje: mozkomíšního moku bohatého na sodík, který proniká mozkem. Tyto výsledky pocházejí jak z živých myších modelů, tak z lidské tkáně.
Výsledky, publikované 30. ledna v časopise Science, poukazují na potenciální léčbu, která potlačí otoky v mozku a zlepšují zotavení pacientů po mrtvici.
Mycí cyklus selhal
Tahy se objevují, když blokáda ucpává krevní cévu v mozku nebo se céva zcela protrhne. Bez dostatečného přísunu energie nemohou mozkové buňky nadále hlídat, které částice procházejí jejich membránami. Neurony během několika minut bobtnají jako přeplněné plážové míče a začínají se zkratovat, narůstají poškození a umírají. O několik hodin později začnou také špatně fungovat těsně tkané tkáňové výstelky v mozku, hematoencefalická bariéra a celý orgán přebírá vodu.
„Po více než 60 let si lidé mysleli, že tato akumulace tekutin přichází z krve“ unikající skrz kompromitovanou hematoencefalickou bariéru, uvedl vedoucí studie Dr. Humberto Mestre, klinický lékař a současný doktorand na Lékařském středisku University of Rochester ( URMC) Centrum pro translační neuromedicinu. Mozkový edém však nastává dlouho předtím, než se rozpadne hematoencefalická bariéra, a Mestre a jeho kolegové se tedy ptají, zda voda skutečně pochází někde jinde.
„Nikdo se nedíval na tyto alternativní zdroje tekutin,“ řekl Mestre. Jako slibný kandidát vynikl mozkomíšní mok, který tvoří asi 10% tekutiny nalezené v kraniální dutině savců.
Podle zprávy z roku 2015 v časopise Neurochemical Research v mozku mozkomíšní tekutina protéká glyfatickým systémem, sítí trubek, která se vine podél cest vyřezaných žilami a tepnami orgánu. Tekutina proudí těsně mimo krevní cévy, udržovaná na místě „koblicovým tunelem“ buněk. (Představte si délku drátu, představující tepnu, spočívající v gumové hadici, která působí jako vnější tunel naplněný tekutinou.) Jak se svaly podél kontraktury tepen dostávají, blízká mozkomíšní tekutina je tlačena podél své trasy a zachycuje metabolické odpady na cesta. Kromě vyjmutí koše může glyfatický systém také pomoci distribuovat tuky, cukry a další důležité sloučeniny v mozku.
Přestože je glyfatický systém ve zdravém mozku rozhodující, po mozkové mrtvici, haywire a způsobuje otoky, zjistil Mestre a jeho spoluautoři. "Mozkomíšní tekutina je ve skutečnosti primárním hnacím motorem otoku hned poté, co dojde k mrtvici," řekl Mestre.
Zůstat v povodni
Úloha mozkomíšního moku v mozkové mrtvici vědcům po několik desetiletí unikla, protože neexistovala žádná technologie pro pozorování mozkové příhody, která se odehrává v reálném čase, uvedl Mestre.
On a jeho spoluautoři kombinovali několik technik, aby pozorovali změnu toku tekutin u myší trpících mrtvici. Tým nahlédl do mozku zvířat pomocí MRI a dvoufotonového mikroskopu, který k zobrazení živých tkání používá světlo a fluorescenční chemikálie. "Můžeme si v podstatě představit, co mozkomíšní tekutina dělá, zatímco se děje mrtvice," řekl Mestre. Pomocí infuze tekutiny radioaktivními částicemi mohli vědci také určit, jak se průtok v průběhu času měnil.
Pomocí těchto metod tým určil, že otok uchopí mozek myši „již za 3 minuty“ po mozkové příhodě, dlouho předtím, než se hematoencefalická bariéra začala prosakovat, řekl Mestre. Po zkratu mozkových buněk vyvolali chemické posly známé jako neurotransmitery a draslík do prostoru za jejich membránami. Buňky v okolí reagují na příliv chemikálií a následně na zkrat. Když tyto elektrické bouře zametají mozkem, svaly uvnitř krevních cév se stahují a vytvářejí mezeru mezi sebou a okolním glyfatickým systémem. Do výsledného vakua se nasává slaná mozkomíšní tekutina, která spolu s ní táhne molekuly vody.
„Kdekoli se sodík hromadí, voda to bude následovat,“ řekl Mestre. Tým mohl sledovat tuto hru následovníka, která se odehrává ve vybraných oblastech mozku, ale nemohla sledovat tok vody v celém orgánu najednou. Pomocí počítačového modelu simulovali celou glyfatickou síť, byli však schopni předvídat, jak by zúžení krevních cév pohánělo proud vody celým mozkem myši po mrtvici.
Pro propojení teček mezi myšmi a lidmi autoři zkoumali mozkovou tkáň pacientů, kteří zemřeli na ischemickou mrtvici, přičemž krevní sraženina blokuje krevní cévu v mozku. Myší a lidský mozek nashromáždil tekutinu ve stejných oblastech, jmenovitě v oblastech, skrze které glyfatický systém běží a sbírá odpady. Vzhledem k silné korelaci mezi zvířaty a lidmi by „tato zjištění mohla poskytnout koncepční základ pro vývoj alternativních léčebných strategií,“ uvedli autoři.
Tým testoval jednu z těchto strategií na myších tím, že blokuje vodní kanál na astrocytech, buňkách v mozku, které pomáhají nasměrovat vodu přes glyfatický systém. U myší, které postrádají kanál, se po mozkové mrtvici vyvíjel pomaleji, což naznačuje, že podobná léčba by mohla ukázat slib u lidských pacientů. Kromě blokování toku vody mohou budoucí léčby potenciálně zabránit edémům tím, že zpomalí šíření elektrické aktivity mozku vyvolané mrtvicí, dodali autoři. Tyto elektrické bouře pokračují v barvě mozku několik dní po mrtvici a vyvolávají otoky pokaždé, když k nim dojde.
Škodlivé vlny elektrické aktivity pozorované při ischemické mozkové příhodě se také objevují ve shodě s „prakticky každým zraněním“, řekl Mestre. Nová studie naznačuje, že glyfatický systém může hrát roli v podmínkách, kde dochází k krvácení v mozku a jeho okolí, traumatickému poškození mozku a dokonce i migréně, i když taková spojení zůstávají „čistě spekulativní“. Jednoho dne může glyfatický systém nabídnout lékařům zcela novou strategii léčby akutních poranění mozku, uvedl Mestre.
