Sådan vasker din hjerne sig selv

Hjernen er måske sit eget vaskeri. Et rensesystem, der er fundet hos mus, begejstrer forskere.

17. august 2012 af Dave Mosher, National Geographic News

Apropos hjernevask, så hjælper et rensesystem, der er identificeret hos mus, sandsynligvis hjernen med at tømme sig for affaldsstoffer, fortæller en ny undersøgelse. Eftersom biologien hos mus minder om vores egen, burde opdagelsen også gælde for mennesker, siger eksperter.

Takket være en hjerne-blod-barriere, en naturlig væg, der beskytter hjernevævet, kommer organet aldrig i berøring med blod, hvilket beskytter det mod mikroorganismer, virus og andre sygdomsfremkaldende stoffer.

Cerebrospinalvæske fjerner affald fra hjernen

For at tilføre næringsstoffer til hjernevævet og bortskaffe dets affaldsstoffer producerer hjernen en væske, der kaldes cerebrospinalvæske. Men præcis hvordan væsken fjerner det skidt, som hjernecellerne genererer, har man ikke vidst med sikkerhed før nu.

Forsøg i 1950'erne og 1960'erne tydede på, at cerebrospinalvæsken bevægede sig rundt i hjernen ved hjælp af diffusion, som er den passive mekanisme, der f.eks. får farvestoffer til fødevarer til at fordele sig i et glas vand.

Denne proces er imidlertid for langsom til at forklare hjernens lynhurtige aktivitet og pinlige renhed.

Nu viser det sig, at forskerne afbrød det system, der vasker vævet, mens de studerede hjernevæv i 1950'erne og 1960'erne uden at vide det.

"Teorien om et rensesystem, der bygger på tryk, har været fremme i lang tid, men hvis man åbner kraniet et hvilket som helst sted, standser det ligesom en hydraulisk pumpe. De troede, at ikke eksisterede," siger lederen af undersøgelsen, Maiken Nedergaard, der er hjerneforsker på University of Rochester Medical Center i USA.

Pumpesystemet er "i størrelsesorden tusind gange hurtigere end diffusion", siger hun. "Jeg er overrasket over, at ingen havde opdaget det før nu."

Hjernen under tryk

Maiken Nedergaard og hendes kolleger har døbt det nyopdagede rensesystem det "glymfatiske system" efter det nervevæv – kaldet gliaceller – der får cerebrospinalvæsken til at flyde.

Gliaceller gør dette ved at lade deres "fødder" vokse ud over kar og årer, der transporterer blod, så der dannes en slags rør omkring røret.

Bittesmå porer i det ydre rør suger derefter næringsrig cerebrospinalvæske fra blodkarrene ind i kanaler, der er fyldt med nerveceller, mens porer andre steder pumper væsken ud. Processen fjerner på én gang hjernens affaldsstoffer, samtidig med at den tilfører næring til dens celler.

Maiken Nedergaard og hendes team brugte et særligt to-foton-mikroskop, hvis infrarøde lys giver et dybt og tydeligt kig ind i levende hjernevæv uden at beskadige det.

"Disse mikroskoper revolutionerer hjerneforskning, og de er først blevet kommercielt tilgængelige inden for de seneste fem-seks år," siger Maiken Nedergaard.

For at studere levende musehjerner var det nødvendigt at åbne musenes kranier. Men i modsætning til tidligere forsøg forseglede forskerne hvert enkelt hul med en lille glasplade, så væsketrykket blev opretholdt, samtidig med at der blev skabt et vindue til mikroskopet.

Fluorescerende farvestoffer, der blev sprøjtet ind i musehjernerne, gjorde derefter teamet i stand til at optage film af cerebrospinalvæsken, mens den bevægede sig gennem hjernevævet.

"Den omstændighed, at vi kunne iagttage den og lave en filmoptagelse, var meget vigtig med hensyn til at vise gennemstrømningen," siger Maiken Nedergaard.

Undersøgelse at hjernen får forskers "hjerte til at synge"

Bruce Ransom, der er klinisk hjerneforsker og studerer gliaceller, men ikke har medvirket i undersøgelsen, siger, at arbejdet får hans "hjerte til at synge".

"Det var ikke umuligt at forestille sig, at cerebrospinalvæsken bevæger sig med tilstrækkelig kraft til at fungere som affaldssystem, men det har altid været omgivet af spekulation," siger Bruce Ransom, der er ansat på University of Seattle i USA.

"Dette team har imidlertid gjort noget meget smart for at finde frem til systemet, vise, hvordan det fungerer, og vise, at det meget effektivt kan fjerne affaldsstoffer."

Nu hvor rensesystemet er fundet, er undersøgelsesleder Maiken Nedergaard og hendes kolleger gået i gang med at udforske konsekvenserne af det. En af de store kan være dets rolle i forhold til Alzheimers sygdom, der menes at opstå, når hjerneceller dræbes på grund af ophobning af et proteinaffaldsstof ved navn beta-amyloid.

"Som det næste må vi bevæge os ud over musestadiet," siger Maiken Nedergaard. "Vi må finde ud af, om det samme system eksisterer hos mennesker – hvilket jeg har en formodning om, at det gør."

Undersøgelsen af hjernens rensesystem er blevet bragt i tidsskriftet Science Translational Medicine.

Måske er du interesseret i ...

Læs også