Дневной сон не помогает выводить отходы из головного мозга

В новом исследовании, опубликованном позавчера в журнале Nature Communications, ученые из Медицинского центра Университета Рочестера подробно описывают, как сложный набор молекулярных и гидродинамических процессов, составляющих глимфатическую систему — уникальный процесс удаления токсинов мозга — синхронизируется с главными внутренними часами, которые регулируют цикл сна и бодрствования. 

Актуальность вопроса

Система состоит из сети водопроводов, идущих по пути кровеносных сосудов и перекачивающих спинномозговую жидкость (СМЖ) через ткани мозга, вымывая отходы. Исследования, проведенные несколько лет спустя, показали, что глимфатическая система в основном функционирует во время сна.

Связь между циркадными ритмами и глимфатической системой обсуждается все чаще. Циркадные ритмы — 24-часовые внутренние часы, которые регулируют несколько важных функций, включая цикл сна и бодрствования, — поддерживаются в небольшой области мозга, называемой супрахиазматическим ядром.

Материалы и метод исследования

Новое исследование, которое было проведено на мышах, показало, что, когда животных находили под наркозом в течение всего дня, их глимфатическая система все еще функционировала в течение типичного периода отдыха — мыши ведут ночной образ жизни, поэтому их цикл сна и бодрствования противоположен человеческому. Циркадные ритмы у людей настроены на цикл дневного бодрствования и ночного сна.

Поскольку это время также влияет на глимфатическую систему, результаты исследования свидетельствуют о том, что люди, которые полагаются на сон в течение дня, чтобы наверстать упущенное время сна, потраченное в ночную смену, могут иметь риск развития неврологических расстройств. Фактически, клинические исследования показывают, что те люди, кто полагается на сон в дневное время, подвергаются гораздо большему риску развития болезни Альцгеймера и деменции наряду с другими проблемами со здоровьем.

Результаты научной работы

В исследовании выделяются клетки, называемые астроцитами, которые выполняют в мозге несколько функций. Считается, что астроциты в супрахиазматическом ядре помогают регулировать циркадные ритмы. Астроциты также служат привратниками, контролирующими поток спинномозговой жидкости по центральной нервной системе. Результаты исследования показывают, что связь между астроцитами в разных частях мозга может иметь общую цель — оптимизировать функцию глимфатической системы во время сна.

Исследователи также обнаружили, что во время бодрствования глимфатическая система направляет СМЖ в лимфатические узлы на шее. Поскольку лимфатические узлы являются ключевыми путями в регуляции иммунной системы. СМЖ может представлять собой «жидкие часы», которые помогают разбудить способности организма бороться с инфекциями в течение дня.

Установление роли связи между астроцитами и значительным влиянием циркадного времени на динамику глимфатического клиренса представляет собой важный шаг в понимании фундаментального процесса регуляции выведения отходов из клеток мозга.

Выводы

Таким образом, результаты исследования показывают, что функция глимфатической системы основана не только на сне или бодрствовании, но и на ежедневных ритмах, определяемых нашими биологическими часами.

Кроме этого, ученые приходят к выводу, что люди, которые полагаются на сон в дневное время, подвергаются большему риску развития неврологических расстройств.

DOI: 10.1038/s41467-020-18115-2