Sinirbilimciler beyin ile çevresi arasında önceden bilinmeyen bir bağlantı keşfettiler

[™ Admin]

Sinirbilimciler beyin ile çevresi arasında önceden bilinmeyen bir bağlantı keşfettiler

Beyin atıklardan nasıl kurtulur ve bu süreç sağlığımızı nasıl etkiler? Louis'deki Washington Üniversitesi ve Ulusal Nörolojik Bozukluklar ve İnme Enstitüsü'ndeki araştırmacılar tarafından yürütülen çığır açıcı bir çalışmada, bilim insanları, beynin atık imha sisteminin onu çevreleyen koruyucu katmanlarla iletişim kurduğu ve uzun süredir devam eden inançlara meydan okuyan doğrudan bir yolu ortaya çıkardılar. Beynin vücudun bağışıklık sisteminden izolasyonu hakkında.

Bu keşif, atık ve bağışıklık sinyallerinin beyin ile dış koruyucu örtüsü arasında hareket etmesine izin veren mekanizmalara ışık tutuyor ve potansiyel olarak nörolojik hastalıkların anlaşılması ve tedavisi için yeni yollar açıyor. Bulgular Nature dergisinde yayınlandı.

Bu çalışmanın arkasındaki motivasyon sinir bilimindeki temel bir sorudan kaynaklanıyor: Hassas ve karmaşık işlevleriyle bilinen bir organ olan beyin, atıkları uzaklaştırarak ve vücudun bağışıklık sistemiyle etkileşime girerek sağlığını nasıl koruyor? Geleneksel olarak beynin, bağışıklık sistemini ve potansiyel olarak zararlı maddeleri dışarıda tutan bariyerlerle korunan muhteşem bir izolasyon içinde çalıştığı düşünülüyordu.

Ancak bu izolasyon aynı zamanda beynin, hastalıkları önlemede kritik bir işlev olan atık giderme konusunda sınırlı seçeneklere sahip olduğu anlamına da gelebilir. Araştırmacılar, beyin sağlığı ve hastalıkları anlayışımızda devrim yaratabilecek, beyin ile onu çevreleyen koruyucu katmanlar arasında doğrudan bir iletişim yolunun olasılığını araştırmak için bu çalışmaya başladılar.

NINDS'ten kıdemli araştırmacı Daniel S. Reich, "Atık sıvı, kanalizasyonun evimizden çıkması gibi, beyinden vücuda doğru hareket ediyor" dedi. "Bu çalışmada, 'drenaj boruları' 'evi' (bu durumda beyin) terk edip vücutta şehir kanalizasyon sistemine bağlandığında ne olacağı sorusunu sorduk."

Bu soruları araştırmak için çalışma, hem insanlarda hem de farelerde ileri görüntüleme tekniklerini ve genetik analizi birleştiren kapsamlı bir yaklaşım kullandı. Ekip, insanlarda, atığın beyinden çıkabileceği yolları görselleştirmek için katılımcılara enjekte edilen manyetik bir boya olan gadobutrolün hareketini gözlemlemek için yüksek çözünürlüklü manyetik rezonans görüntüleme (MRI) kullandı.

Buna paralel olarak araştırmacılar fareler üzerinde deneyler gerçekleştirdiler ve sıvıların beynin koruyucu bariyerleri boyunca hareketini izlemek için onlara ışık yayan moleküller enjekte ettiler. Çalışmada ayrıca bu bariyerler içindeki hücrelerin gen ekspresyonunu analiz etmek için tek çekirdekli RNA dizilimi ve hücrelerin yapılarını ayrıntılı olarak görselleştirmek için elektron mikroskobu kullanıldı.

Araştırmacı, araknoid manşet çıkış (ACE) noktaları olarak adlandırılan, beynin koruyucu araknoid bariyerinden dura mater'e geçerken kan damarlarını çevreleyen bir hücre "manşeti" olan belirli bölgeler belirledi. Dura mater, beyni ve omuriliği çevreleyen ve koruyan meninks adı verilen üç zar tabakasının en dıştaki ve en sert tabakasıdır. Bu membran yoğun, fibröz bağ dokusundan oluşur.

Bu ACE noktaları, atık sıvıların, bağışıklık hücrelerinin ve diğer moleküllerin beyin ile dura arasında transferine izin veren bir geçit görevi görür; bu tür bir iletişimin, beynin koruyucu bariyerleri nedeniyle neredeyse imkansız olduğu yönündeki önceki inancın aksine.

Bu keşif, beynin bir zamanlar düşünüldüğü kadar izole olmadığını, atıkları yok etme ve bağışıklık sistemiyle etkileşim kurma konusunda doğrudan bir araca sahip olduğunu ortaya koyuyor.

St. Louis'deki Washington Üniversitesi'nden profesör Jonathan Kipnis, "Lavabonuz tıkalıysa, lavabodaki suyu boşaltabilir veya musluğu tamir edebilirsiniz, ancak sonuçta gideri tamir etmeniz gerekir" dedi. “Beyinde ACE noktalarındaki tıkanıklıklar atıkların gitmesini engelleyebilir. Bu tıkanıklıkları temizlemenin bir yolunu bulabilirsek beyni korumamız mümkün.”

Farelerde yapılan çalışma, bu yolların, bağışıklık sisteminin, örneğin bağışıklık hücrelerinin multipl sklerozu taklit eden durumlarda beynin koruyucu miyelinine saldırması gibi bozukluklara verdiği yanıtta rol oynadığını gösterdi. Bağışıklık hücrelerinin ACE noktalarıyla etkileşiminin engellenmesi, durumun ciddiyetini azalttı ve bu yolların beyin sağlığı ve hastalığındaki önemini vurguladı.

Kipnis, "Bağışıklık sistemi, beyinden dura mater'e geçiş yapan molekülleri iletmek için molekülleri kullanıyor" dedi. "Bu geçişin sıkı bir şekilde düzenlenmesi gerekiyor, aksi takdirde beyin fonksiyonu üzerinde zararlı etkiler meydana gelebilir."

Araştırmacılar ayrıca bu ACE noktalarının etkinliğinin ve atıkların temizlenmesi ve bağışıklık gözetimindeki rollerinin yaşla birlikte azalabileceğini de belirtti. Bu, çalışmadaki yaşlı katılımcıların çevredeki sıvıya ve kan damarlarının etrafındaki boşluklara manyetik boya sızıntısının arttığını gösterdiği gözlemiyle öne sürüldü; bu da zaman içinde bu ACE noktalarının etkinliğinde potansiyel bir bozulmaya işaret ediyor.

Çalışmanın bu yönü, yaşlanma süreci ile nörolojik hastalıklara yakalanma riskinin artması arasında olası bir bağlantıya işaret ediyor ve bu ACE puanlarındaki bozulmanın, yaşlanan beyinde atık ürünlerin birikmesine ve bağışıklık tepkilerinin değişmesine katkıda bulunabileceğini öne sürüyor.

Reich, "Bu, yaşlanma sürecinde ACE noktalarının yavaş yavaş bozulduğuna işaret edebilir" dedi ve "bu, beyin ve bağışıklık sisteminin artık olması gerekmeyen şekillerde etkileşime girebilmesi nedeniyle sonuç olarak ortaya çıkabilir."

ACE noktalarının keşfi, beyin fizyolojisi anlayışımızda devrim yaratarak, atıkların bertaraf edilmesi ve bağışıklık sistemi etkileşimi için daha önce bilinmeyen doğrudan bir yola işaret ediyor. Ancak çalışmanın sınırlamaları da yok değil. Bu ACE noktalarının tam olarak nasıl çalıştığı ve beyindeki diğer atık giderme ve bağışıklık sistemi etkileşim yollarıyla karşılaştırıldığında göreceli önemleri belirsizliğini koruyor. Ayrıca, çalışma farelerde ve insanlarda MRI görüntüleme yoluyla ikna edici kanıtlar sağlarken, bu bulguların insan sağlığı ve hastalıkları üzerindeki etkilerini tam olarak anlamak için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır.

Gelecekteki araştırma yönleri arasında, bu ACE noktalarının verimliliğinin yaşla birlikte nasıl değiştiğinin araştırılması yer alıyor; çünkü çalışma, yaşlı katılımcılarda manyetik boya sızıntısının arttığını gözlemledi ve bu atık imha sisteminin etkinliğinin zamanla azalabileceğini öne sürdü. Bunun, bozulmuş atık temizliğinin kritik bir rol oynayabileceği yaşa bağlı nörolojik hastalıkların anlaşılmasında derin etkileri olabilir.

"Dura ve beyin arasındaki doğrudan bağlantıların tanımlanması" başlıklı çalışma, Leon C. D. Smyth, Di Xu, Serhat V. Okar, Taitea Dykstra, Justin Rustenhoven, Zachary Papadopoulos, Kesshni Bhasiin, Min Woo Kim, Antoine Drieu tarafından yazılmıştır. Tornike Mamuladze, Susan Blackburn, Xingxing Gu, María I. Gaitán, Govind Nair, Steffen E. Storck, Siling Du, Michael A. White, Peter Bayguinov, Igor Smirnov, Krikor Dikranian, Daniel S. Reich ve Jonathan Kipnis.

Kaynak: PSYPost