Поиск - новости науки и техники

Ночная чистка

Исследования сна помогут в борьбе с болезнями мозга

Ни один человек не может обойтись без сна. Более того, мы вынуждены посвящать ему треть своей жизни. Что происходит с нами и нашим мозгом, когда мы спим? Этот вопрос не перестает волновать ученых. В том числе заведующую кафедрой физиологии человека и животных биологического факультета Саратовского госуниверситета им. Н.Г.Чернышевского, доктора биологических наук Оксану СЕМЯЧКИНУ-ГЛУШКОВСКУЮ, которая исследует, такие грозные недуги, как инсульт и болезнь Альцгеймера, а также разрабатывает новые стратегии в их лечении. «Поиск» решил узнать, какая связь между сном и этими патологиями.
– Оксана Валерьевна, почему вы начали заниматься темой сна?
– В дневное время в мозг поступает огромное количество информации для обработки и принятия важных решений. Казалось бы, ночь – именно то время, когда пора отдохнуть. Однако во сне мозг работает в 10 раз активнее, чем днем, – это известно из анализа его электрической и интеллектуальной активности. Почему это происходит?
Долгое время ответить на этот вопрос ученым не удавалось. Это стало возможно несколько лет назад, когда они вплотную занялись лимфатической системой в мозге. Прозрачные лимфатические сосуды на поверхности мозга были открыты еще два века назад итальянским анатомом Пауло Масканьи. Он подробно описал расположение сосудов-невидимок и изготовил несколько их восковых макетов, которые и по сей день хранятся в известной анатомической коллекции в Вене.
Для того чтобы сосуды были видны, Масканьи их покрасил, что не так просто сделать даже в наше время. Они не только прозрачные, но и «схлопываются», поэтому заполнить их краской удается далеко не всегда. Плюс сосуды очень тонкие. Пока не появились конфокальный микроскоп и мультифотонная микроскопия, сосуды-невидимки оставались вне поля зрения ученых.
Неудивительно, что в течение двух веков опыты Масканьи повторить не удавалось никому. Поэтому в науке господствовало представление об отсутствии лимфатических сосудов в тканях мозга. Эти сосуды, как известно, являются проводниками для иммунных клеток крови, таких как лимфоциты и макрофаги, которые защищают организм от вредных бактерий, вирусов и токсинов.
Благодаря прогрессу в развитии оптических технологий лимфатика мозга была «переоткрыта» три года назад, что стимулировало волну новых исследований в этой области. Моя группа сейчас также активно этим занимается.
Впервые идею изучения лимфатики мозга я нашла в Нью-Йорке, в школе по гематоэнцефалическому барьеру. Тогда я готовила новый проект для Российского научного фонда и мои мысли были далеки от данной темы. Я прослушала пару лекций о лимфатике мозга и спросила известного в нейронауке ученого, почему лимфатикой мозга мало кто занимается? Ответ был простой: «Потому что это очень трудная тема. Вы же видите, ее забыли на два века. Кто знает, как пойдет дело сейчас».
Уже через три дня был готов совершенно новый проект для РНФ, который я выполняю сейчас. Хочу поблагодарить академика Владимира Павловича Чехонина за то, что он поверил в эту идею и поддержал меня. Всегда трудно быть первым.
При детальных исследованиях ученых из Университета Рочестера в США выяснилось, что лимфатика активируется ночью, а днем ее функции «спят».
– Я читала, что лимфатическая система «инертна», она начинает работать только при движениях, поэтому физические упражнения полезны для человека. А как в случае мозга?
– Это неверно, лимфатика активна всегда, особенно ночью. Она – «страж порядка» и ответственна за здоровье организма. Говоря про ее «инертность», имеют в виду, что лимфатические сосуды залегают в тканях в открытом состоянии, то есть вода из межклеточного пространства поступает в них пассивно. Однако слово «пассивно» – это условное понятие. Например, после еды мы уже через 3-4 часа снова хотим есть. Это означает, что те вещества, которые поступили в наш организм, уже утилизировались. Лимфатика активно вовлекается в эти процессы, и почти все, что мы съели, будет всасываться с ее «разрешения», чтобы не пропустить в кровь токсины или бактерии.
Процессы в мозге также непрерывны. Скорость образования спинномозговой жидкости, которая частично заполняет лимфатические сосуды в самом умном органе, составляет 350 микролитров в минуту. Таким образом, ток жидкости в лимфатических сосудах постоянный. Он меняется в зависимости от «напряжения» в иммунной или защитной системах организма.
Когда появляются токсины и необходимо от них избавиться, ток жидкости или лимфы резко увеличивается, что влечет за собой их выведение и уничтожение с помощью защитных клеток крови. К примеру, если ввести какое-то вещество в ткани мозга, например, краску, что является токсичным для мозга, он тут же активирует процесс очищения от нее по лимфатике, и мы увидим краску уже через 20 минут в лимфатической системе мозга, отправляющую ее на «утилизацию».
Роль лимфатики в мозге мало изучена, однако уже сейчас можно с полной уверенностью сказать, что она – «пылесос» мозга, который работает каждую ночь, чтобы очистить его ткани от метаболических продуктов, накопленных за день. В этой функции лимфатики кроются широкие перспективы для прогрессивных решений лечения болезней мозга.
Например, геморрагический инсульт сопровождается появлением крови в мозге. Даже в случае микроинсульта это очень опасное состояние, так как продукты крови токсичны. Экспресс-выведение токсичных продуктов крови посредством лимфатики – приоритетная и пионерская задача в лечении инсульта. Поскольку лимфатика активируется ночью, возникла идея ночной терапии инсульта. Она сейчас витает в умах ученых, включая мою научную группу.
Другим претендентом на ночную терапию может быть болезнь Альцгеймера, один из механизмов развития которой – накопление в мозге токсичного белка бета-амилоида. Оба заболевания неизлечимы, и их терапия носит симптоматический характер. Возможно, развитие инновационных решений ночной стимуляции очистительной функции лимфатики мозга будет решающим успешным шагом как в лечении, так и в профилактике развития болезни Альцгеймера. Моя научная группа проводит интенсивные исследования в этой области вместе с другими ведущими коллективами мира – из Красноярска, а также Финляндии, США, Китая и Германии.
– Получается, мы спим для того, чтобы мозг очищался от токсинов?
– Да, очищение от токсинов – это одна из функций мозга, которая возлагается на менингеальную лимфатику именно во время сна.
– Какая связь между токсинами в мозге, сном и болезнью Альцгеймера?
– Один из механизмов развития болезни Альцгеймера, как я уже сказала, – это накопление в тканях мозга белка бета-амилоида, который токсичен для нейронов. Оно сопровождается необратимой потерей условных связей, формирующих основу памяти. Существует ли связь между сном и риском развития болезни Альцгеймера, трудно сказать. Однако хорошо известно, что чем меньше мы спим, тем труднее запоминать те или иные события и воспроизводить информацию.
– Раз уж разговор пошел про болезнь Альцгеймера, отчего, у кого и в каком возрасте она возникает? Есть ли наследственная предрасположенность?
– Болезнь ярко проявляется в пожилом возрасте, хотя ее основы закладываются в молодости. Причины ее развития мало изучены. Однако уже сейчас можно сказать с полной уверенностью, что ключевую роль в развитии этого заболевания играет нарушение очистительной функции лимфатики мозга. Об этом была статья в журнале Nature в 2018 году. Наследственность, конечно, занимает важное, но не ведущее место в развитии этой патологии. Существует много факторов, провоцирующих болезнь Альцгеймера, и среди них такие банальные, как утомление, хроническое недосыпание, стресс. Их можно поставить на первое место. Как, впрочем, и для многих других патологий мозга. Однако в случае с болезнью Альцгеймера именно эти факторы подавляют очистительную работу лимфатики мозга, что способствует накоплению токсичного белка бета-амилоида в его тканях и последствиям, которые проявляются в прогрессирующей потере памяти.
– В чем суть новых стратегий в лечении инсульта и болезни Альцгеймера? Расскажите о ваших исследованиях. Чего удалось достичь и каковы дальнейшие цели?
– Новые стратегии в регенеративной медицине направлены на развитие неинвазивных и мобильных методов терапии, которые можно применять не только в клинических условиях, но и дома, и даже во время работы и путешествий, то есть без снижения привычного ритма жизни. Таким запросам удовлетворяют лазерные технологии, которые широко используются в медицине в инфракрасном диапазоне. Существует понятие «терапевтического окна», в которое попадают лазеры с длинной волны от 600 до 1100 нанометров. Однако у всех лазеров из «терапевтического окна» очень низкая проникающая способность, что не позволяет их использовать для неинвазивного лечения болезней мозга. Они не могут преодолеть череп.
Появление лазеров новой генерации, в частности, с длиной волны выше, чем 1100 нанометров, открыло новые горизонты для нейрорегенеративной медицины. Эти лазеры обладают достаточной проникающей способностью, чтобы работать на поверхности мозга, в его коре и оболочках, там, где расположена менингеальная лимфатика. Это открывает двери для принципиально новых стратегий лечения таких патологий, как инсульт и болезнь Альцгеймера.
В частности, получены предварительные результаты, показывающее стимулирующие лазерные эффекты в отношении активации лимфатических процессов очищения мозга от токсичных продуктов крови и бета-амилоида. Эти идеи поддержаны РНФ, они реализуются в моей лаборатории.
Кроме того, мы подали заявку на мегагрант по теме «Открытие фундаментальных механизмов сна для прорывных технологий нейрореабилитационной медицины». Если выиграем, создадим лабораторию мирового уровня, в которой будем изучить феномен очищения тканей мозга от токсинов во время сна и разрабатывать портативные смарт-устройства для управления этими процессами.
Такое оборудование будет основано на безопасном лазерном воздействии на лимфатику мозга, что позволит стимулировать процессы очищения его тканей от токсинов и активировать восстановительные процессы. Это прорывной шаг для неинвазивного лечения не только инсульта и болезни Альцгеймера, но и многих других патологий мозга, так как лазерные технологии позволяют преодолевать гематоэнцефалический барьер и избавляют от необходимости употребления фармакологических препаратов, которые не проходят этот барьер и имеют много побочных эффектов.
Мой центр критических технологий для медицины активно развивает сейчас все эти лазерные стратегии доставки лекарственных препаратов в мозг. Мы также разрабатываем неинвазивный метод лечения нейродегенеративных нарушений и «сосудистых катастроф» мозга.
Мы нацелены на развитие портативных лазерных технологий, которые можно применять в повседневной жизни вне стен клиники. Особенно это важно для активных и востребованных личностей, у которых нет времени на долгое лечение в стационаре, что обычно требуется, например, для постинсультной терапии. В этом случае на восстановление функций мозга уходят месяцы и даже годы, что делает человека заложником больницы. Появление портативных лазерных технологий для регенеративной медицины, соответствующих высоким темпам жизни современного человека, кардинально изменит менталитет и подходы в лечении болезней мозга.
– Могут ли такие лазерные технологии помочь в профилактике инсульта? И вообще что вы можете посоветовать для предотвращения этого страшного недуга?
– Конечно, если технология позволяет стимулировать очищение тканей от «загрязнения» различными продуктами метаболизма и токсинами, это повысит устойчивость сосудов мозга к повреждениям и создаст здоровую среду для их функционирования.
Профилактика инсульта не очень простое занятие, так как механизмы его возникновения остаются малоизученными. Мы не знаем, от чего в действительности мы должны предохраняться. Тем не менее есть очевидные вещи, такие как стресс и недосыпание, интенсивная работа в условиях дефицита времени, а также высокое артериальное давление. Все эти причины могут быть скорректированы путем поддержания режима дня, здорового образа жизни и внимательного отношения к изменениям в организме, таким как скачки артериального давления, повышение веса и холестерина в крови.
Мое мнение как физиолога: самое лучшее лекарство от всех болезней – это сбалансированное и гармоничное душевное состояние, когда ощущение солнышка плывет по крови яркой акварелью и согревает мысли и чувства. Любовь, надежда и вера – надежные лекарства на все времена.

Фирюза ЯНЧИЛИНА

Нет комментариев