Каждую ночь наш мозг выполняет процедуру «мытья и полоскания», которая очищает его от вредных белковых отходов, связанных с нейродегенеративными заболеваниями, такими как болезнь Альцгеймера. Теперь новое исследование показывает, что распространенное рецептурное снотворное может нарушить этот важный процесс.
В 2012 году нейробиолог Майкен Недергаард из Медицинского центра Университета Рочестера (URMC) описала уникальную систему, которую мозг использует для избавления от отходов. Названная «глимфатической системой», она действует как ряд труб, окружающих кровеносные сосуды в мозге, по которым движется спинномозговая жидкость (СМЖ). Когда СМЖ течет по этим каналам, она собирает и уносит отходы.
С момента своего открытия чуть более десяти лет назад глимфатическая система была связана с развитием болезни Паркинсона и, как было показано, важна для выведения токсичных белков во время сна, потенциально предотвращая развитие болезни Альцгеймера. Фактически, исследование, проведенное в 2021 году, показало, как глимфатическая система может быть активирована ультразвуком у пациентов с болезнью Альцгеймера, чтобы потенциально вывести амилоид и тау, два типа отходов белка, связанных с заболеванием.
Теперь Недергаард провел еще одно исследование в URMC, чтобы изучить, как работает глимфатическая система, и как распространенное снотворное Амбиен (золпидем) может повлиять на этот процесс.
«По мере того, как мозг переходит от бодрствования ко сну, обработка внешней информации снижается, в то время как активизируются такие процессы, как глимфатическое удаление отходов», — сказал Недергаард. «Мотивацией этого исследования было лучше понять, что движет глимфатическим потоком во время сна, и выводы этого исследования имеют широкие последствия для понимания компонентов восстановительного сна».
Проходит волнами
Работая с мышами, Недергаард и ее команда использовали метод оптической визуализации в сочетании с мониторами ЭЭГ и ЭМГ, чтобы наблюдать за грызунами, пока они свободно двигались и проходили через свои обычные фазы сна и бодрствования.
Они обнаружили, что во время фазы сна, когда мозг относительно спокоен, известной как медленный сон, нейротрансмиттер норадреналин высвобождался медленными волнами. Эти волны вызывали то, что исследователи назвали «микропробуждениями», которые, в свою очередь, вызывали ритмичное сужение кровеносных сосудов независимо от сердцебиения. Эти сужения — то, что перекачивало спинномозговую жидкость через глимфатическую систему, по сути, обеспечивая ее процесс выведения отходов.
«Эти результаты в сочетании с тем, что мы знаем о глимфатической системе, рисуют полную картину динамики внутри мозга, и эти медленные волны, микропробуждения и норадреналин были недостающим звеном», — сказала Натали Хауглунд, первый автор исследования и в настоящее время научный сотрудник Оксфордского университета.
Эффект Амбиена
Затем авторы исследования решили изучить, как популярное снотворное Ambien, или золпидем, влияет на процесс очистки мозга. После введения его мышам они обнаружили, что он блокирует волны норадреналина, которые обычно высвобождаются, что нарушает работу глимфатической системы и не позволяет ей выполнять свою задачу по удалению отходов. Это может означать, что препарат может предотвратить выведение токсичных белков отходов, таких как тау и амилоид, что может привести к их накоплению — отличительному признаку нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера.
«Исследование обеспечивает механистическую связь между динамикой норадреналина, сосудистой активностью и глимфатическим очищением, продвигая понимание восстановительных функций сна», — сказал Недергаард. «Оно также привлекает внимание к потенциально пагубному влиянию некоторых фармакологических снотворных на здоровье мозга, подчеркивая необходимость сохранения естественной архитектуры сна для оптимальной работы мозга».
Исследование было опубликовано в журнале Cell.
