Så tvättar din hjärna sig själv

Snacka om hjärntvätt! En ny undersökning visar att ett nyupptäckt rengöringssystem, som identifierats hos möss, sannolikt hjälper hjärnan att bli av med avfallsprodukter. Eftersom biologin hos möss påminner om människans, borde upptäckten även gälla för människor, säger experter.

Hjärnan har ett naturligt skydd i form av den så kallade blod-hjärnbarriären som skyddar hjärnvävnaden från potentiellt skadliga ämnen och även reglerar mängden av nyttiga ämnen som tas upp.

Cerebrospinalvätska avlägsnar avfall från hjärnan

För att tillföra näringsämnen till hjärnvävnaden och avlägsna dess avfallsprodukter producerar hjärnan en vätska, som kallas cerebrospinalvätska. Exakt hur vätskan avlägsnar det skräp som hjärncellerna genererar har man dock inte vetat med säkerhet förrän nu.

Försök under 1950- och 1960-talet tydde på att cerebrospinalvätskan förflyttades i hjärnan med hjälp av diffusion, som är den passiva mekanism som exempelvis får färgämnen att fördela sig i ett glas vatten.

Denna process är emellertid för långsam för att förklara hjärnans blixtsnabba aktivitet och oklanderliga renlighet.

Nu visar det sig att forskarna på 1950- och 1960-talet utan att veta om det avbröt det system som tvättar vävnaden medan de studerade hjärnvävnad.

”Teorin om ett rengöringssystem som bygger på tryck har funnits länge, men om man öppnar kraniet någonstans, stannar det på samma sätt som en hydraulisk pump. De trodde att [rengöringssystemet] inte existerade”, säger undersökningens ledare, Maiken Nedergaard, som är hjärnforskare vid University of Rochester Medical Center i USA.

Pumpsystemet är ”i storleksordningen tusen gånger snabbare än diffusion”, säger hon. ”Jag är överraskad av att ingen har upptäckt det förrän nu.”

Hjärnan under tryck

Maiken Nedergaard och hennes kollegor kallar det nyupptäckta rengöringssystemet för det ”glymfatiska systemet” efter den nervvävnadv – så kallade gliaceller – som får cerebrospinalvätskan att strömma.

Gliaceller gör detta genom att låta sina ”fötter” växa ut över blodkärl, som transporterar blod, så att det bildas ett slags rör runt kärlet.

Oerhört små porer i det yttre röret suger därefter in näringsrik cerebrospinalvätska från blodkärlen i kanaler, som är fyllda med nervceller, medan andra porer pumpar ut vätskan. Processen avlägsnar hjärnans avfallsprodukter samtidigt som den tillför näring till dess celler.

Maiken Nedergaard och hennes forskarlag använde ett särskilt 2-fotonmikroskop, vars infraröda ljus ger en djup och tydlig titt in i levande hjärnvävnad utan att skada den.

”Dessa mikroskop revolutionerar hjärnforskningen, och de har blivit kommersiellt tillgängliga först under de senaste fem–sex åren”, säger Maiken Nedergaard.

För att studera levande mushjärnor var det nödvändigt att öppna mössens kranium. Till skillnad från vid tidigare försök förseglade forskarna dock varje hål med en liten glasskiva, så att vätsketrycket upprätthölls, samtidigt som man skapade ett fönster för mikroskopet.

Fosforescerande färgämnen, som injicerades i mushjärnorna, gjorde därefter att forskarna kunde filma cerebrospinalvätskan, medan den rörde sig genom hjärnvävnaden.

”Det faktum att vi kunde iaktta den och spela in den på film, var mycket viktigt för att visa genomströmningen”, säger Maiken Nedergaard.

Undersökning av hjärnan får forskares ”hjärta att jubla”

Bruce Ransom, som är klinisk hjärnforskare och studerar gliaceller, men inte har medverkat i undersökningen, säger att arbetet får hans ”hjärta att jubla”.

”Det var inte omöjligt att föreställa sig att cerebrospinalvätskan rör sig med tillräcklig kraft för att fungera som avfallssystem, men det har alltid omgetts av spekulation”, säger Bruce Ransom, som är anställd vid University of Seattle i USA.

”Det här forskarlaget har emellertid gjort något mycket smart för att upptäcka systemet, visa hur det fungerar, och visa att det mycket effektivt kan avlägsna avfallsprodukter.”

När rengöringssystemet nu hittats, har Maiken Nedergaard och hennes kollegor börjat utforska konsekvenserna av det. En stor konsekvens kan vara dess roll i förhållande till Alzheimers sjukdom, som man tror uppstår när hjärnceller dör på grund av anhopning av ett protein som kallas beta-amyloid.

”Nästa steg är att förflytta oss från musstadiet”, säger Maiken Nedergaard. ”Vi måste ta reda på om samma system existerar hos människan – vilket jag antar att det gör.”

Undersökningen av hjärnans rengöringssystem har publicerats i tidskriften Science Translational Medicine.