Układ glimfatyczny pełni w mózgu rolę układu limfatycznego, zaś samo "G" na przedzie pochodzi od słowa "glej", czyli komórek glejowych, współuczestniczących w działaniu tego układu. Jego funkcja skupia się na usuwaniu zbędnych produktów przemiany materii. Jest to niezwykle ważne zadanie, ponieważ gromadzące się metabolity mogą być szkodliwe. Zauważono, że układ glimfatyczny działa aktywniej podczas snu. O tym, dlaczego jego rola jest tak niezmiernie ważna opowiadała w trakcie tegorocznego Tygodnia Mózgu dr hab. Marta Obara-Michlewska z Instytutu Medycyny Doświadczalnej i Klinicznej im. Mirosława Mossakowskiego PAN w Warszawie.

Ze względu na niezwykle wysoki stopień istotności i skomplikowania funkcji pełnionych przez mózg, praca tego wyjątkowego narządu podlega ścisłej, precyzyjnej regulacji. Mimo stosunkowo niewielkiej masy w stosunku do reszty ciała zużywa on aż 20% energii produkowanej przez organizm. Tak wysoka aktywność metaboliczna mózgu musi skutkować dużą ilością zbędnych produktów przemiany materii, które, gdyby ulegały akumulacji, zatruwałyby ten niezwykle skomplikowany i wrażliwy zarazem organ. W jaki sposób są więc usuwane z mózgu szkodliwe i zbędne środki chemiczne? Zagadnieniem tym zajęła się prof. Maiken Nedergaard z Uniwersytetu w Rochester (USA), która w 2012 roku na podstawie wcześniejszej wiedzy i przeprowadzonych badań zaproponowała, że za proces fizjologicznej detoksykacji mózgu odpowiada tzw. układ glimfatyczny, pełniący w tym narządzie funkcję analogiczną do układu limfatycznego. Nazwa układu glimfatycznego pochodzi od słowa „glej”, czyli komórek glejowych, które wraz komórkami nerwowymi tworzą tkankę nerwową.    

Jedną z głównych funkcji układu limfatycznego, złożonego z rozmieszczonych po całym ciele naczyń limfatycznych jest odprowadzanie z tkanek zbędnych produktów przemiany materii do krwi żylnej, skąd ulegają filtracji w nerkach i wydaleniu. Naczyń limfatycznych nie ma jedynie w mózgu. Działanie naczyń limfatycznych znajdujących się w pobliżu mózgu może uzupełniać praca układu glimfatycznego, wnikającego do tego narządu. Kwestia na nadal budzi wiele kontrowersji i skłania do dalszych badań.

(...) podczas snu następuje aktywacja układu glimfatycznego i wskutek jego działania dochodzi do detoksykacji mózgu ze wszelkich zbędnych substancji akumulujących się podczas dobowej aktywności.

Koncepcja działania układu glimfatycznego polega na wymianie zbędnych produktów komórkowej przemiany materii (metabolitów), jak np. białka, jony, lub tłuszcze, pomiędzy płynem międzykomórkowym a płynem mózgowo-rdzeniowym (PMR). PMR, który wypełnia przestrzeń podpajęczynówkową, układ komorowy i kanał rdzenia kręgowego, jest jednocześnie cały czas reabsorbowany do naczyń krwionośnych, przez co następuje jego przepływ wspomagany przez pulsację tych naczyń, wywołaną pracą serca oraz – w mniejszym stopniu – ruchy mięśni oddechowych.  

Uważa się, że PMR wnikając głębiej w tkankę mózgu wzdłuż tętnic, zastępuje zużyty płyn międzykomórkowy i zostaje odprowadzony z mózgu wraz ze zbędnymi metabolitami do naczyń krwionośnych (i/lub) przewodów limfatycznych. W procesie odprowadzania zbędnych substancji z mózgu pośredniczą komórki glejowe zwane astrocytami, których wypustki współtworzą barierę między mózgiem a naczyniami krwionośnymi.

Nowością w koncepcji układu glimfatycznego jest wykazanie zaangażowania astrocytów w proces wymiany PMR i płynu międzykomórkowego. Kluczową rolę odgrywa w tym procesie akwaporyna 4 (Aqp4) – białko obecne głównie w wypustkach astrocytów kontaktujących się z naczyniami krwionośnymi, które wydajnie transportuje wodę.

Badacze z zespołu prof. Nedergaard wykazali, że u transgenicznych myszy, u których dokonano modyfikacji polegającej na usunięciu (tzw. knock-outu) Aqp4 z astrocytów dochodzi do upośledzenia funkcji układu glimfatycznego poprzez spowolnienie napływu PMR i redukcję wymiany płynu międzykomórkowego. Podczas badań na myszach naukowcy odkryli również, że układ glimfatyczny jest aktywniejszy w trakcie snu, co związane jest ze zwiększeniem się ilości płynu międzykomórkowego, najprawdopodobniej na skutek kurczenia się wypustek astrocytów. Stwierdzono ponadto, że zablokowanie działania noradrenaliny, która, jak się uważa, pośredniczy w przejściu ze snu w stan czuwania, również zwiększa aktywność układu glimfatycznego.

Na tej podstawie sformułowano hipotezę, która może przyczynić się do pełniejszego wyjaśnienia, dlaczego sen jest potrzebny ludziom i innym ssakom. Według prof. Nedergaard podczas snu następuje aktywacja układu glimfatycznego i wskutek jego działania dochodzi do detoksykacji mózgu ze wszelkich zbędnych substancji akumulujących się podczas dobowej aktywności. Dlatego odpowiednia ilość snu jest niezbędna do właściwego funkcjonowania i rozwoju układu nerwowego, i tym samym do przeżycia, a jego niedobór stanowi niebezpieczeństwo, prowadząc do zmian nastroju, zaburzeń poznawczych, halucynacji, a w skrajnych przypadkach śmierci. 

------------------

Na podstawie artykułu: "Ty śpisz, a on pracuje - rola układu glimfatycznego w usprawnianiu pracy mózgu" dr hab. Marty Obary-Michlewskiej z Instytutu Medycyny Doświadczalnej i Klinicznej im. Mirosława Mossakowskiego PAN w Warszawie, publikacja: „Wszechświat”, nr 1-3/2020.