Lichidul sărat curge în mod regulat prin creier pentru a elimina toxinele și deșeurile, dar după un accident vascular cerebral, acest lichid inundă organul, înecându-și celulele.
Umflarea în creier, cunoscută sub numele de edem cerebral, apare după accident vascular cerebral, în timp ce apa curge în celulele creierului și în spațiul care le înconjoară. Ani de zile, oamenii de știință au crezut că acest exces de lichid provine din sânge, dar noi dovezi sugerează că apa provine din altă sursă: lichidul cefalorahidian bogat în sodiu care pătrunde în creier. Aceste rezultate provin atât de la modelele de mouse-uri vii, cât și din țesutul uman.
Rezultatele, publicate pe 30 ianuarie în revista Science, indică tratamente potențiale pentru a subveni umflarea în creier și pentru a îmbunătăți recuperarea pacienților după accident vascular cerebral.
Ciclul de spălare nu a reușit
Accidentele vasculare cerebrale apar atunci când un blocaj conectează un vas de sânge în creier sau un vas se rupe complet. Fără o sursă de energie adecvată, celulele creierului nu mai pot polia carele particule trec prin membranele lor. În câteva minute, neuronii se umflă ca niște bile de plajă supraîncărcate și încep să scurtcircuite, să producă pagube și să moară. Ore mai târziu, deasemenea țesutul țesut strâns căptușește vasele de sânge din creier, bariera sânge-creier, începe, de asemenea, să funcționeze defectuos și întregul organ preia apă.
"De peste 60 de ani, oamenii au crezut că această acumulare de lichide provine din sânge" care se scurge prin bariera compromisă sânge-creier, a declarat autorul principal al studiului, Dr. Humberto Mestre, un clinician și actual doctorat la Universitatea din Rochester Medical Center ( URMC) Centrul pentru Neuromedicină translațională. Dar edemul cerebral se instalează cu mult înainte ca bariera sânge-creier să se descompună, determinând Mestre și colegii săi să se întrebe dacă apa provine de fapt din altă parte.
"Nimeni nu s-a uitat la aceste surse alternative de fluid", a spus Mestre. A adăugat el lichidul cefalorahidian, care constituie aproximativ 10% din fluidul găsit în cavitatea craniană a mamiferului.
În creier, lichidul cefalorahidian curge prin sistemul glifatic, o rețea de tuburi care se desfășoară pe căile sculptate de vene și artere ale organului, potrivit unui raport din 2015 în jurnalul Neurochemical Research. Lichidul curge chiar în afara vaselor de sânge, ținute pe loc de un „tunel în formă de gogoșă” de celule. (Imaginează o lungime de sârmă, reprezentând o arteră, care se sprijină în interiorul unui furtun de cauciuc, care acționează ca tunelul exterior umplut cu lichid.) Pe măsură ce mușchii de-a lungul arterelor se contractă, lichidul cefalorahidian din apropiere este împins de-a lungul traseului său și ridică deșeurile metabolice pe modul în care. Pe lângă scoaterea gunoiului, sistemul glifatic poate ajuta și la distribuirea grăsimilor, zaharurilor și a altor compuși importanți în creier.
Deși crucială într-un creier sănătos, în urma unui accident vascular cerebral, sistemul glifatic merge fân și conduce la apariția edemului, au descoperit Mestre și coautorii săi. "Lichidul cefalorahidian este de fapt principalul motor al umflăturii imediat după ce accidentul vascular cerebral se întâmplă", a spus Mestre.
A rămâne potopul
Rolul lichidului cefalorahidian în AVC a evitat oamenii de știință timp de zeci de ani, în parte, deoarece nu există o tehnologie care să observe o apariție a unui AVC în timp real, a spus Mestre.
El și coautorii săi au combinat mai multe tehnici pentru a observa schimbarea fluxului de fluide la șoarecii care se confruntă cu un AVC. Echipa a privit în creierul animalelor folosind atât RMN cât și un microscop cu doi fotoni, care utilizează substanțe chimice ușoare și fluorescente pentru a imagina țesuturile vii. "Putem imagina practic ce face lichidul cefalorahidian în timp ce accidentul vascular cerebral se întâmplă", a spus Mestre. Prin infuzia lichidului cu particule radioactive, cercetătorii ar putea, de asemenea, să determine modul în care debitul a modificat în timp.
Folosind aceste metode, echipa a stabilit că edemul pune mâna pe creierul mouse-ului „încă din 3 minute” după accident vascular cerebral, cu mult înainte ca bariera sânge-creier să înceapă să scurgă, a spus Mestre. Ca celule de scurt-circuit a celulelor creierului, ei trimit mesageri chimici cunoscuți ca neurotransmițători și potasiu în spațiul dincolo de membranele lor. Celulele din apropiere reacționează la fluxul de substanțe chimice și, la rândul său, la scurtcircuit. Pe măsură ce aceste furtuni electrice trec prin creier, mușchii din vasele de sânge se contractă și creează un buzunar de spațiu între ei și sistemul glifatic din jur. Lichidul cefalorahidian sărat este aspirat în vidul rezultat, trăgând molecule de apă împreună cu acesta.
"Oriunde se acumulează sodiu, apa îl va urma", a spus Mestre. Echipa ar putea urmări acest joc de urmărire care se desfășoară în anumite zone ale creierului, dar nu a putut urmări curgerea apei în întregul organ în același timp. Cu toate acestea, folosind un model de calculator pentru a simula întreaga rețea glifatică, au fost în măsură să prezică modul în care vasele de sânge constrângătoare ar conduce fluxul de apă printr-un creier de șoarece întreg după accident vascular cerebral.
Pentru a conecta punctele dintre șoareci și oameni, autorii au examinat țesutul cerebral al pacienților care au murit în urma unui accident vascular cerebral ischemic, în care un cheag de sânge blochează un vas de sânge din creier. Șoarecele și creierul uman au acumulat lichid în aceleași regiuni, și anume în zonele prin care rulează sistemul glifatic și ridică deșeurile. Având în vedere corelația puternică dintre animale și oameni, „aceste descoperiri ar putea oferi o bază conceptuală pentru dezvoltarea strategiilor alternative de tratament”, au notat autorii.
Echipa a testat una dintre aceste strategii la șoareci prin blocarea unui canal de apă pe astrocite, celule din creier care ajută la dirijarea apei prin sistemul glifatic. Șoarecii care nu aveau canalul au fost mai lente pentru a dezvolta edem după accident vascular cerebral, ceea ce sugerează că un tratament similar ar putea arăta promisiune la pacienții umani. În plus față de blocarea fluxului de apă, viitoarele tratamente ar putea preveni edemele prin încetinirea răspândirii activității electrice provocate de atac cerebral în creier, au adăugat autorii. Aceste furtuni electrice continuă să bage creierul zile întregi după accident vascular cerebral, incitând edeme de fiecare dată când se întâmplă.
Valurile nocive ale activității electrice observate în accidentul vascular cerebral ischemic apar de asemenea în concordanță cu „practic fiecare vătămare”, a spus Mestre. Noul studiu sugerează că sistemul glifatic poate juca roluri în condiții în care există sângerări în și în jurul creierului, leziuni cerebrale traumatice și chiar migrenă, deși astfel de conexiuni rămân „pur speculative”. Într-o zi, sistemul glifatic ar putea oferi medicilor o strategie cu totul nouă pentru tratarea leziunilor cerebrale acute, a spus Mestre.
