Суточные ритмы управляют уборкой мозга

Работа «канализационных» сосудов в мозге зависит не столько от сна, сколько от суточных ритмов.

Обычно биохимический мусор из тканей и органов отводят кровь и лимфа. Но у мозга есть своя мусороуборочная система, которая называется глимфатической и которая управляет потоками спинномозговой жидкости. (Спинномозговая жидкость заполняет межклеточные промежутки, а резервуаром для неё служат желудочки головного мозга и спинномозговой канал.)

Кровеносные сосуды в мозге окружены чехлами из отростков астроцитов – вспомогательных клеток нервной системы, которые называются глиальными. Получается двойная трубка, и в промежуток между её двумя стенками проникает «замусоренная» межклеточная жидкость, которая фильтрует мусор в кровеносный сосуд. Причём астроциты создают в ней давление, так что фильтрация здесь не пассивная, а активная. Систему назвали глимфатической: функционировала она подобно обычной лимфатической, только сделана была из глиальных клеток.

Глимфатическую систему открыли сравнительно недавно, и сейчас активно изучают. Мы уже как-то писали, что она активируется во время сна, причём желательно спать на боку, чтобы глимфатическая система работала с наибольшей эффективностью. Но сон сам по себе – следствие суточных, или циркадных, ритмов. От этих ритмов зависит и обмен веществ, и работа иммунитета, и многое другое. В новой статье в Nature Communications исследователи из Рочестерского университета пишут, что в случае с глимфатической системой дело не столько во сне, сколько именно в суточных ритмах.

В экспериментах мышей погружали в общий наркоз на полные сутки, но их глимфатическая система активировалась всё равно днём – то есть тогда, когда мыши в норме спят. Впрочем, это не значит, что в остальное время глимфатическая система отдыхала. На самом деле, она работает и в периоды отдыха, и в периоды бодрствования. Когда мышам полагалось бодрствовать, спинномозговая жидкость, заполняющая промежутки между клетками мозга, с помощью глимфатической системы оттекала в лимфатические узлы в шее. Поскольку в лимфатических узлах сидит много разных иммунных клеток, они могут быстро и адекватно отреагировать на возможную инфекцию. А поскольку инфекция более вероятна не тогда, когда животное спит, а когда оно активно бегает по окрестностям, то понятно, почему межклеточная жидкость именно в период бодрствования оттекает в лимфатические узлы.

Хотя сон и бодрствование подчиняются биологическим часам, их можно сломать, если нарушить свой распорядок дня. Мыши этим вряд ли будут заниматься, а вот люди – вполне. Недостаточный сон, беспорядок в том, когда мы встаём, едим, ложимся спать, портят механизм суточных ритмов – подобно тому, как можно испортить механизм часов, если начать вручную крутить на них стрелки.

Из-за сломанных биологических часов начнутся аномалии и в других физиологических процессах, которые от них зависят – например, в работе глимфатической системы. Среди молекулярного мусора, который она убирает из мозга, есть белки, с которыми связаны нейродегенеративные болезни, вроде синдрома Альцгеймера и синдрома Паркинсона. Поэтому можно предположить, что нарушения в работе глимфатической системы, возникшие из-за сбитых суточных ритмов, могут стать одним из факторов, повышающих риск подобных заболеваний.