: 09.12.2014

Во время сна усиливается выведение вредных продуктов метаболизма из тканей мозга

Все виды животных спят. Это предполагает, что сон имеет жизненно важную функцию. До сих пор одной из самых больших тайн в биологии остается вопрос о том, почему сон обладает восстановительным эффектом, а его недостаток ухудшает работу мозга. Лишение сна снижает обучаемость, ухудшает прохождение когнитивных тестов, продлевает время реакции, является частой причиной судорог. Непрерывное лишение сна убивает грызунов и мух в течение периода от нескольких дней до нескольких недель. У людей, страдающих фатальной семейной бессонницей (редким генетическим заболеванием) постепенно развивается слабоумие и наступает смерть.

В большинстве тканей организма белки, избыточно накопившиеся в межклеточном пространстве, выносятся оттуда через лимфатические сосуды, которые возвращают их в общую циркуляцию крови, и затем происходит их деградация в печени. Мозг не имеет «обычной» лимфатической системы, несмотря на высокую скорость метаболизма. Вместо этого в мозге функционирует ее аналог, названный «глимфатической» системой, которая управляется глиальными клетками мозга – астроцитами.

Помимо простой диффузии, с помощью которой спинномозговая жидкость участвует в очищении тканей мозга, глимфатическая система использует более эффективный механизм – процесс конвекции. Спинномозговая жидкость меняется местами с межклеточной жидкостью, и, таким образом, из межклеточного пространства удаляются «ненужные» белки. В частности, это белки, накопление которых связывают с развитием нейродегенеративных заболеваний. Это b-амилоид при болезни Альцгеймера, a-синуклеин при болезни Паркинсона, тау-белок.

Ранее было замечено, что концентрация b-амилоида в межклеточном пространстве выше при бодрствовании, чем во время сна – как у грызунов, так и у людей. Предполагалось, что бодрствование связано с увеличением производства бета-амилоида. В данной работе протестирована альтернативная гипотеза о том, что выведение b-амилоида увеличивается во время сна, и что цикл сон-бодрствование регулирует глимфатическую систему.

Ученые из медицинского центра Рочестерского университета вводили в спинномозговую жидкость бодрствующих, спящих или находящихся под наркозом мышей флуоресцентные вещества. Это давало возможность увидеть, как потоки спинномозговой жидкости циркулируют через мозг. Было обнаружено, что во время сна или анестезии по сравнению с состоянием бодрствования пространство между нейронами увеличивается на 60%, и это позволяет спинномозговой жидкости течь более легко, увеличивает конвективный обмен спинномозговой жидкости и тканевой. В свою очередь, конвективные потоки жидкости увеличивают скорость выведения b-амилоида во время сна.

Таким образом, восстановительная функция сна может быть следствием улучшения удаления потенциально нейротоксичных продуктов, которые накапливаются в центральной нервной системе во время бодрствования.

По: Science-in-the-ClassRoom – reSearch, rochester.edu/news

: 09.12.2014