Сан чисти мозак од токсина и метаболита

Недавна студија објављена у часопису Nature Neuroscience открила је да је чишћење мозга смањено током анестезије и спавања.

Сан је стање рањиве неактивности. С обзиром на ризике ове рањивости, сугерисано је да сан може донети неке користи. Сугерисано је да сан чисти токсине и метаболите из мозга путем глимпатичког система. Ова сугестија има важне импликације; на пример, смањено чишћење токсина због хронично лошег сна може погоршати Алцхајмерову болест.

Механизми и анатомски путеви којима се токсини и метаболити уклањају из мозга остају нејасни. Према глимфатичкој хипотези, базални проток течности, вођен хидростатичким градијентима притиска из артеријских пулсација, активно уклања соли из мозга током спороталасног сна. Поред тога, седативне дозе анестетика појачавају клиренс. Да ли сан појачава клиренс кроз повећани базални проток остаје непознато.

У овој студији, истраживачи су мерили кретање течности и чишћење мозга код мишева. Прво, одредили су коефицијент дифузије флуоресцеин изотиоцијанат (FITC)-декстрана, флуоресцентне боје. FITC-декстран је убризган у каудатно једро, а флуоресценција је мерена у фронталном кортексу.

Почетни експерименти су укључивали чекање на стабилно стање, избељивање боје у малој запремини ткива и одређивање коефицијента дифузије мерењем брзине кретања небељене боје у избељено подручје. Техника је валидирана мерењем дифузије FITC-декстрана у агарозним геловима који симулирају мозак, а који су модификовани да приближно приказују оптичку апсорпцију и расејање светлости мозга.

Резултати су показали да се коефицијент дифузије FITC-декстрана није разликовао између анестезираног и стања спавања. Тим је затим мерио клиренс мозга у различитим стањима будности. Користили су малу запремину флуоресцентне боје AF488 код мишева којима је убризган физиолошки раствор или анестетик. Ова боја се слободно кретала у паренхиму и могла је помоћи у прецизном квантификацији клиренса мозга. Такође су вршена поређења између будног и стања спавања.

При максималним концентрацијама, клиренс је био 70–80% код мишева третираних физиолошким раствором, што указује да нормални механизми клиренса нису били нарушени. Међутим, клиренс је значајно смањен када су коришћени анестетици (пентобарбитал, дексмедетомидин и кетамин-ксилазин). Поред тога, клиренс је такође смањен код мишева који су спавали у поређењу са будним мишевима. Међутим, коефицијент дифузије се није значајно разликовао између анестезираног и спаваћег стања.

А. Три или пет сати након ињекције AF488 у CPu, мозгови су замрзнути и исечени на криосечеве дебљине 60 μm. Средњи интензитет флуоресценције сваког пресека је мерен флуоресцентном микроскопијом; затим су усредњени средњи интензитети група од четири пресека.

Б. Средњи интензитет флуоресценције је претворен у концентрацију коришћењем података калибрације приказаних на Додатној слици 1 и приказано у односу на антеропостериорно растојање од тачке убризгавања за будно (црно), спавање (плаво) и KET-XYL анестезију (црвено) стање. Горња граница је податак на 3 сата. Доња граница је податак на 5 сати. Линије представљају Гаусово подешавање података, а траке грешака приказују интервале поверења од 95%. И на 3 и на 5 сати, концентрације KET-XYL током анестезије (P < 10⁻⁶ на 3 сата; P < 10⁻⁶ на 5 сати) и спавања (P = 0,0016 на 3 сата; P < 10⁻⁴ на 5 сати) биле су значајно веће од оних током будности (двосмерна ANOVA са Bonferroni-Holm корекцијом вишеструког поређења).

Ц. Репрезентативне слике пресека мозга на различитим удаљеностима (антеропостериорно) од места ињекције AF488 након 3 сата (горња три реда) и након 5 сати (доња три реда). Сваки ред представља податке за три будна стања (будност, спавање и KET-XYL анестезија).

Студија је открила да је мождани клиренс смањен током анестезије и сна, што је у супротности са претходним извештајима. Клиренс може да варира у зависности од анатомских места, али степен варијације може бити мали. Међутим, инхибиција клиренса кетамин-ксилазином била је значајна и независна од места.

Николас П. Френкс, један од аутора студије, рекао је: „Истраживачко поље је било толико фокусирано на идеју чишћења као једног од кључних разлога зашто спавамо да смо били веома изненађени супротним резултатима.“

Посебно је важно напоменути да се резултати односе на малу запремину боје која се слободно креће у екстрацелуларном простору. Већи молекули могу показивати другачије понашање. Поред тога, прецизни механизми којима сан и анестезија утичу на чишћење мозга остају нејасни; међутим, ови налази доводе у питање идеју да је примарна функција сна чишћење мозга од токсина.