GLİMFATİK SİSTEM
Glimfatik sistem (veya glimfatik temizleme yolu veya paravasküler sistem), 2013 yılında omurgalıların merkezi sinir sisteminde (CNS) atık temizleme sistemi olarak tanımlanmış ve adlandırılmıştır. Bu modele göre, beyin omurilik sıvısı (BOS), serebral arterlerin etrafındaki paravasküler boşluğa akar, interstisyel sıvı (ISF) ve parankimal solütlerle birleşir ve venöz paravasküler boşluklardan aşağı doğru çıkar.
FONKSİYONLARI
Yol, beyin ve omuriliğin interstisyel kompartımanlarından interstisyel sıvının (ISF) ve ekstraselüler solutların çıkarılması için bir temizleme mekanizmasına bağlı olarak BOS'un beyin parankimasına girmesi için bir para-arteriyel giriş yolundan oluşur. BOS ve ISF arasındaki çözünenlerin değişimi esas olarak arteriyel pulsasyon tarafından yönlendirilir ve uyku sırasında beyin ekstraselüler boşluğunun genişlemesi ve büzülmesi ile düzenlenir. Çözünür proteinlerin, atık ürünlerin ve fazla hücre dışı sıvının temizlenmesi, astrositik aquaporin 4 (AQP4) su kanalları tarafından kolaylaştırılan ISF'nin konvektif toplu akışı yoluyla gerçekleştirilir.
Uyku sırasında atık temizliği
2013 yılında L. Xie ve meslektaşları tarafından yayınlanan bir yayın, yavaş dalga uykusu sırasında glimfatik sistemin etkinliğini araştırdı ve dinlenme durumunda interstisyel atık ürünlerin temizlenmesinin arttığına dair ilk doğrudan kanıtı sağladı. Xia ve Nedergaard, uyanıklılık ve uyku durumlarını doğrulamak için Nicholson ve meslektaşları tarafından öncülük edilen difüzyon iyontoforez teknikleri, in vivo 2-foton görüntüleme ve elektroensefalografinin bir kombinasyonunu kullanarak, uyanık ve uyuyan beyin arasındaki BOS-ISF değişiminin verimliliğindeki değişikliklerin olduğunu gösterdi. Amiloid beta gibi interstisyel atıkların temizlenmesi uyumakta olan beyinde ~%60 oranında artan ekstraselüler boşluğun genişlemesi ve kontraksiyonu ile oluşmaktaydı.
Bu bulgulara dayanarak uykunun onarıcı özelliklerinin, uyanık beyindeki nöral aktivite tarafından üretilen metabolik atık ürünlerin artan glimfatik klirensi ile bağlantılı olabileceğini varsaydılar.
Lipid taşıma
Glimfatik sistemin bir diğer önemli işlevi, 2013 yılında beynin paravasküler yolak sisteminin küçük lipofilik moleküllerin taşınmasında önemli bir rol oynadığını gösteren Thrane ve diğerleri tarafından belgelenmiştir. M. Nedergaard tarafından yönetilen Thrane ve meslektaşları ayrıca lipidlerin glimfatik yol boyunca paravasküler taşınmasının glial kalsiyum sinyalini aktive ettiğini ve kraniyal boşluğun basıncının düşürülmesinin ve dolayısıyla glimfatik dolaşımın bozulmasının non-selektif lipid difüzyonuna, hücre içi lipid artışına, astrositler arasında birikim ve patolojik sinyalleşmeye yol açtığını gösterdiler. Beyindeki glimfatik dolaşım, kalsiyum sinyali ve paravasküler lipid taşınması arasındaki bağlantının fizyolojik önemini ayrıştırmak için daha fazla deneye ihtiyaç duyulmasına rağmen, bulgular, bağırsak lenf damarlarının (laktealler) karaciğere lipid taşıma kapasitesine benzer bir fonksiyonun CNS'de benimsendiğine işaret ediyor.
KLİNİK ÖNEMİ
Patolojik olarak, amyotrofik lateral skleroz, Alzheimer hastalığı, Parkinson hastalığı ve Huntington hastalığı gibi nörodejeneratif hastalıkların tümü, ilerleyici nöron kaybı, bilişsel gerileme, motor bozukluklar ve duyu kaybı ile karakterize edilir. Toplu olarak bu hastalıklar, yanlış katlanmış veya kümelenmiş hücre içi veya hücre dışı proteinlerin ortak topluluğu nedeniyle proteinopatiler olarak adlandırılan geniş bir kategoriye girer. Alzheimer hastalığının hakim amiloid hipotezine göre, amiloid-beta'nın (normalde sağlıklı genç beyinde üretilen ve sağlıklı genç beyinden temizlenen bir peptit) hücre dışı plaklarda toplanması, Alzheimer demansının ayırt edici özelliği olan nöronal kaybı ve beyin atrofisini tetikler. Alzheimer hastalığında ve diğer nörodejeneratif bozukluklarda glimfatik sistemin katılımının tam kapsamı belirsizliğini koruyor olsa da, araştırmacılar, genetiği değiştirilmiş farelerle yapılan deneyler yoluyla, beyinden çözünür amiloid-beta'yı çıkarmak için glimfatik temizleme sisteminin uygun işlevinin gerekli olduğunu gösterdiler. İnterstisyum. AQP4 geninden yoksun farelerde, amiloid-beta klirensi yaklaşık % 55 oranında azalır.
İskemik inme, intrakranyal kanama veya subaraknoid kanama gibi akut beyin hasarlarından sonra gli fatik sistem de bozulabilir. 2014 yılında Fransız Sağlık ve Tıbbi Araştırma Enstitüsü'nden (INSERM) bir grup araştırmacı, MRI ile paravasküler boşluklarda pıhtılaşmış kan varlığı nedeniyle subaraknoid kanamadan sonra gli fatik sistemin bozulduğunu gösterdi. BOS'a doku plazminojen aktivatörünün enjeksiyonu, glimfatik işleyişi iyileştirdi. Paralel bir çalışmada, iskemik hemisferde iskemik inmeden sonra glimfatik sistemin bozulduğunu da gösterdiler, ancak bu fenomenin patofizyolojik temeli belirsizliğini koruyor. Özellikle, tıkanmış arterin yeniden kanalize edilmesi aynı zamanda glimfatik akışı yeniden sağladı.
Amyotrofik lateral skleroz patogenezinde glimfatik sistem de rol oynayabilir.
KAYNAKLAR
Gaberel T, Gakuba C, Goulay R, Martinez De Lizarrondo S, Hanouz JL, Emery E, et al. (October 2014). "Impaired glymphatic perfusion after strokes revealed by contrast-enhanced MRI: a new target for fibrinolysis?". Stroke. 45 (10): 3092–6.
Iliff JJ, Wang M, Liao Y, Plogg BA, Peng W, Gundersen GA, et al. (August 2012). "A paravascular pathway facilitates CSF flow through the brain parenchyma and the clearance of interstitial solutes, including amyloid β". Science Translational Medicine. 4 (147): 147ra111
Mehler MF, Gokhan S (December 2000). "Mechanisms underlying neural cell death in neurodegenerative diseases: alterations of a developmentally-mediated cellular rheostat". Trends in Neurosciences. 23 (12): 599–605.
Narasimhan K (March 2006). "Quantifying motor neuron loss in ALS". Nature Neuroscience. 9 (3): 304
Ng Kee Kwong KC, Mehta AR, Nedergaard M, Chandran S (August 2020). "Defining novel functions for cerebrospinal fluid in ALS pathophysiology". Review. Acta Neuropathologica Communications. 8 (1): 140.
Rangroo Thrane V, Thrane AS, Plog BA, Thiyagarajan M, Iliff JJ, Deane R, et al. (2013). "Paravascular microcirculation facilitates rapid lipid transport and astrocyte signaling in the brain". Scientific Reports. 3: 2582.
Xie L, Kang H, Xu Q, Chen MJ, Liao Y, Thiyagarajan M, et al. (October 2013). "Sleep drives metabolite clearance from the adult brain". Science. 342 (6156): 373–7.