Soolane vedelik voolab regulaarselt läbi aju toksiinide ja jäätmete eemaldamiseks, kuid pärast insulti ujutab see vedelik elundi üle, uputades selle rakud.
Aju turse, mida nimetatakse peaaju turseks, ilmneb pärast insulti, kui vesi voolab ajurakkudesse ja neid ümbritsevasse ruumi. Aastaid arvasid teadlased, et see liigne vedelik pärineb verest, kuid uute tõendite kohaselt pärineb vesi täielikult teisest allikast: aju tungivast naatriumirikast tserebrospinaalvedelikust. Need tulemused pärinevad nii elusatelt hiiremudelitelt kui ka inimkudedelt.
Ajakirjas Science 30. jaanuaril avaldatud leiud osutavad võimalikule ravile, mis vähendab aju turset ja parandab patsientide taastumist pärast insuldi.
Pesutsükkel läks valesti
Insuldid tekivad siis, kui ummistus sulgeb aju veresoone või anum rebeneb täielikult. Ilma piisava energiavarustuseta ei suuda ajurakud enam kontrollida, millised osakesed läbivad nende membraane. Mõne minuti jooksul paisuvad neuronid nagu ületäitunud rannapallid ja hakkavad lühistama, tekitama kahjustusi ja surevad. Tundi hiljem hakkab aju veresooni tihedalt kootud kude, hematoentsefaalbarjäär, samuti talitlushäireid tegema ja kogu organ võtab vett.
"Üle 60 aasta arvasid inimesed, et vedeliku kogunemine tuleb verest" ja lekib läbi kahjustatud hematoentsefaalbarjääri, ütles uuringu juhi autor dr Humberto Mestre, kes on kliiniku arst ja praegune doktorant Rochesteri ülikooli meditsiinikeskuses ( URMC) Translatiivse neuromeditsiini keskus. Peaaju tursed saavad paika juba enne hematoentsefaalbarjääri lagunemist, mis viib Mestre ja tema kolleegid mõtisklema, kas vesi tuleb tegelikult kuskilt mujalt.
"Keegi polnud neid alternatiivseid vedelikuallikaid vaadanud," sõnas Mestre. Tserebrospinaalvedelik, mis moodustab umbes 10% imetaja koljuõõnes leiduvast vedelikust, paistis silma lootustandva kandidaadina, lisas ta.
Ajus voolab tserebrospinaalvedelik glüfosüsteemi kaudu - torude võrgustik, mis keerdub elundi veenide ja arterite välja raiutud radadel - selgub ajakirja Neurochemical Research 2015. aasta aruandest. Vedelik voolab otse veresoontest väljapoole, hoides seda raku "sõõrikujulise tunneli" abil. (Joonestage arterit tähistav traadi pikkus, mis toetub kummist voolikusse, mis toimib nagu vedelikuga täidetud välimine tunnel.) Kui arterite lihased tõmbuvad kokku, lükatakse läheduses olev tserebrospinaalvedelik selle teele ja korjab ainevahetusjäätmeid tee. Lisaks prügikasti väljaviimisele võib glümfisüsteem aidata ka rasvade, suhkrute ja muude oluliste ühendite jaotust ajus.
Ehkki Mestre ja tema kaasautorid leidsid, et glükoosiline süsteem on terves ajus ülioluline, läheb insuldi tagajärjel heinajuhe ja juhib ödeemi. "Tserebrospinaalvedelik on tegelikult peamine turse tekitaja kohe pärast insuldi toimumist," ütles Mestre.
Üleujutuse püsimine
Tserebrospinaalvedeliku roll insuldis vältis teadlasi osaliselt aastakümneid, kuna reaalajas ilmneva insuldi jälgimiseks polnud ühtegi tehnoloogiat, ütles Mestre.
Tema ja ta kaasautorid ühendasid mitu tehnikat, et jälgida vedelikuvoolu muutust insuldi saanud hiirtel. Meeskond katsus loomade ajusid, kasutades nii MRI-d kui ka kahefotoonset mikroskoopi, mis kasutab elusate kudede pildistamiseks kergeid ja fluorestsentskemikaale. "Me saame põhimõtteliselt kujutleda, mida tserebrospinaalvedelik teeb insuldi toimumise ajal," ütles Mestre. Infundeerides vedelikku radioaktiivsete osakestega, võisid teadlased kindlaks teha, kuidas voolukiirus aja jooksul muutus.
Neid meetodeid kasutades tegi meeskond kindlaks, et tursed haaravad hiire aju "juba 3 minutit" pärast insulti, ammu enne vere-aju barjääri lekimist, ütles Mestre. Ajurakkude lühise tõttu suunavad nad keemilisi messengereid, mida tuntakse kui neurotransmitterit ja kaaliumi, nende membraanidest kaugemasse ruumi. Lähedal asuvad rakud reageerivad kemikaalide sissevoolule ja omakorda lühisele. Kui need elektritormid läbi aju pühivad, tõmbuvad veresoontes olevad lihased kokku ja loovad ruumi tasku enda ja ümbritseva glüfosüsteemi vahel. Soolane tserebrospinaalvedelik imetakse tekkinud vaakumisse, tõmmates sellega veemolekule.
"Igal pool, kus koguneb naatrium, järgneb sellele vesi," ütles Mestre. Võistkond võis jälgida seda juhirolli mängu teatud ajupiirkondades, kuid ei suutnud korraga jälgida vee voolu kogu elundis. Kasutades arvutimudelit kogu glümfivõrgu simuleerimiseks, suutsid nad siiski ennustada, kuidas ahendavad veresooned juhivad pärast insuldi veevoolu läbi terve hiire aju.
Täppide ühendamiseks hiirte ja inimeste vahel uurisid autorid isheemilisest insuldist surnud patsientide ajukoe, kus verehüüb blokeerib aju veresooni. Hiire ja inimese aju kogunes vedelikku samadesse piirkondadesse, nimelt piirkondadesse, mille kaudu glümfisüsteem jookseb ja jäätmeid kogub. Arvestades tugevat seost loomade ja inimeste vahel, "võiksid need leiud pakkuda kontseptuaalse aluse alternatiivsete ravistrateegiate väljatöötamiseks", märkisid autorid.
Meeskond testis ühte neist strateegiatest hiirtel, blokeerides veekanali astrotsüütidel - ajurakkudel, mis aitavad vett glüfosüsteemi kaudu suunata. Hiirtel, kellel kanalit polnud, arenes pärast insulti aeglasemalt tursed, mis viitab sellele, et sarnane ravi võib inimpatsientidel tõestada. Lisaks veevoolu blokeerimisele võivad tulevased ravimeetodid potentsiaalselt ödeemi ära hoida, aeglustades insuldist põhjustatud elektrilise aktiivsuse levikut ajus, lisasid autorid. Need elektritormid takistavad aju mitu päeva pärast insulti, õhutades ödeemi iga kord, kui see juhtub.
Isheemilise insuldi korral ilmnevad kahjulikud elektrilise aktiivsuse lained esinevad ka koos "praktiliselt iga vigastusega", ütles Mestre. Uus uuring vihjab, et glümfisüsteem võib mängida rolli tingimustes, kus ajus ja selle ümbruses on verejooks, traumaatiline ajukahjustus ja isegi migreen, ehkki sellised ühendused jäävad "puhtalt spekulatiivseteks". Ühel päeval võiks glüfosüsteem pakkuda arstidele täiesti uut strateegiat ägedate ajukahjustuste raviks, ütles Mestre.
