Очищение мозга
Доцент Лулу Се провела два года в лаборатории Рочестерского университета, обучая мышей расслабляться и засыпать на специальном микроскопе, который показывает движение окрашенного вещества через живую ткань. Ее невероятное терпение было вознаграждено доказательством, наверно, основной функции сна – очищения мозга. Точнее, основная причина для сна – освобождение мозга от токсичных побочных продуктов метаболизма, которые накапливаются во время бодрствования. Метаболизм относится к химическим процессам, которые происходят внутри тела и сохраняют нам жизнь.
Недавние исследования показывают, что сон играет важную роль в метаболическом гомеостазе. Поддержание метаболического гомеостаза означает, что наш организм должен сохранять оптимальные условия внутри и снаружи клеток для того, чтобы происходили жизнеобеспечивающие обменные реакции. По сути, наше тело должно превратить еду в энергию, чтобы запускать клетки и создавать соединения, необходимые нейронам для выживания и функционирования. Побочные продукты обмена веществ и клеточные отходы должны быть утилизированы.
Естественная детоксикация организма
Подобно химическим заводам, наше тело имеет встроенную систему, которая ответственна за безопасное избавление от отходов и токсичных побочных продуктов. Эту функцию выполняют сосуды, которые находятся рядом с венами. Лимфатическая система убирает метаболические отходы, лишнюю жидкость, шлаки и токсины. Жидкость под названием «лимфа» выводится из тканей и в конечном итоге возвращается в кровь с помощью системы лимфатических сосудов. Когда лимфоциты двигаются по сосудам, они проходят через лимфоузлы, в которых фильтруются бактерии, раковые клетки и другие потенциально опасные вещества.
Если у вас хоть раз была инфекция, то вы знакомы с увеличенными лимфатическими узлами на шее или под мышкой. Каждый день лимфатические сосуды переправляют около четырех литров очищенной лимфы обратно в кровь.
Лимфатическая система покрывает организм, как паутина. Плотность этих сосудов обычно пропорциональна скорости метаболизма тканей, в которых он происходит, точно так же, как система фильтрации на химическом заводе должна соответствовать объему его работы. Учитывая, что мозг использует больше энергии, чем любой другой орган, вполне ожидаемо, что он будет иметь довольно плотную сеть лимфатических сосудов, способных быстро устранять побочные продукты обмена веществ. Однако это не так.
Отсутствие лимфатической системы в мозге озадачило исследователей, особенно потому, что нейроны беззащитны перед токсичными отходами. Но недавно одна из датских ученых Майкен Недергаард открыла ряд микроскопических каналов, наполненных жидкостью, которые окружают кровеносные сосуды в мозге мышей. Они были названы глимфатической системой, потому что очищение происходит с помощью нейроглий.
Глимфатическая система
Подобно сети труб на заводе, глимфатическая система переносит нагруженную отходами спинномозговую жидкость(15) (или ликвор). В конечном счете эта система в мозге транспортирует отходы в те же центральные точки выделения и переработки, которые используются остальной частью тела, – лимфатические узлы. Благодаря этому в мозге не происходит локальной переработки и разложения белков. Это вполне логично, так как она выводит токсичные отходы из нашего жизненно важного, но уязвимого органа. Совсем недавно в мозге мышей были обнаружены лимфатические сосуды. Похоже, что они могут быть вторым этапом в процессе детоксикации, перенося отходы из спинномозговой жидкости в близлежащие лимфатические узлы.
Спинномозговая жидкость
На промышленных предприятиях и в некоторых других типах помещений межэтажное пространство используется для размещения различных элементов обслуживания зданий, включая вывоз мусора. Заполненное жидкостью пространство вокруг клеток мозговой ткани, также известное как интерстициальное (межклеточное), составляет 20 % от общего объема мозга. Именно здесь клеточный мусор вымывается с помощью спинномозговой жидкости.
Спинномозговая жидкость просачивается через интерстициальное пространство и в итоге попадает обратно в кровоток через мозговые оболочки – защитные мембраны, окружающие мозг. Этот процесс требует много энергии, поэтому Недергаард подозревала, что мозг не может и избавляться от отходов, и обрабатывать сенсорную информацию во время бодрствования. Следуя этому предположению, Лулу Се потратила два года на то, чтобы приучить мышей спать под микроскопом и выяснить, повышается ли активность их глимфатической системы во время сна.
Отслеживая разноцветные пятна в мозге мышей, Лулу обнаружила, что большое количество спинномозговой жидкости поступает в орган только во время сна. Оказалось, что при бодрствовании поток ликвора ограничен поверхностью мозга и составляет всего 5 % от потока в состоянии сна. Глубокое очищение происходит именно в этот период, так как спинномозговая жидкость проникает глубоко в ткани мозга, а ее количество увеличивается на 60 %. Все это приводит к более эффективному очищению метаболитов, включая бета-амилоид, который накапливается во время бодрствования и участвует в развитии болезни Альцгеймера.
Рис. 2: Интерстициальное пространство в коре головного мозга мыши, через которое движется спинномозговая жидкость, увеличивается с 14 % при бодрствовании до 23 % во время сна, что позволяет быстрее очистить организм от метаболических отходов и токсинов.
Сон для детокса
Вероятно, вы чувствуете себя отдохнувшим после пробуждения, потому что нейротоксичные отходы нервной деятельности, накапливающиеся во время бодрствования, с большой скоростью устраняются во время сна. Когда вы не спите, активному процессу глимфатической системы может не хватать времени на глубокое очищение организма. Без него токсины могут накапливаться, тем самым препятствуя оптимальной работе мозга. Это также может повлиять на ваши когнитивные способности, поведение и даже решения в течение дня.
Похоже, что сон не только обеспечивает более глубокую детоксикацию мозга, но и позволяет эффективнее устранять токсины. При этом у спящих мышей бета-амилоиды исчезают в два раза быстрее, чем у бодрствующих. Между нервными клетками в мозге, пораженном болезнью Альцгеймера, можно найти нездоровые скопления фрагментов белка – бляшки. Они образуются, когда кусочки бета-амилоида слипаются вместе. Небольшие сгустки могут блокировать сигнализацию в синапсах и активировать клетки иммунной системы, что, в свою очередь, вызывает воспаление.
Нервные клетки очень чувствительны к окружающей среде, поэтому жизненно важно быстро избавляться от отходов. Вполне возможно, что недостаток сна играет важную роль в неврологических расстройствах, таких как болезнь Альцгеймера, ведь он способствует накоплению побочных продуктов. Это приводит к непоправимому повреждению мозга.
ebooksa