Slik vasker hjernen seg selv

Hjernen er kanskje sitt eget vaskeri. Et nyoppdaget rensesystem, som er funnet hos mus, begeistrer forskere.

Spormolekyler (fiolette) avslører porer i nerveceller som suger cerebrospinalvæske (grønn) gjennom hjernevev.
J. Iliff & M. Nedergaard, AAAS
Spormolekyler (fiolette) avslører porer i nerveceller som suger cerebrospinalvæske (grønn) gjennom hjernevev.

Snakk om hjernevask; et nyoppdaget rensesystem som er identifiseret hos mus, hjelper trolig hjernen med å tømme seg for avfallsstoffer, forteller en ny undersøkelse. Ettersom biologien hos mus ligner på vår, burde oppdagelsen også gjelde for mennesker, sier eksperter.

På grunn av hjerne-blod-barrieren, en naturlig vegg som beskytter hjernevevet, kommer organet aldri i berøring med blod, noe som beskytter det mot mikroorganismer, virus og andre sykdomsfremkallende stoffer.

Cerebrospinalvæske fjerner avfall fra hjernen

For å tilføre næringsstoffer til hjernevevet og fjerne avfallsstoffene fra vevet produserer hjernen en væske som kalles cerebrospinalvæske. Men nøyaktig hvordan væsken fjerner avfallet som hjernecellene genererer, har man ikke visst med sikkerhet før nå.

Forsøk i 1950-årene og 1960-årene tydet på at cerebrospinalvæsken beveget seg rundt i hjernen ved hjelp av diffusjon, som er den passive mekanismen som f.eks. får fargestoffer til matvarer til å fordele seg i et glass vann.

Denne prosessen er imidlertid for langsom til å forklare hjernens lynraske aktivitet og pinlige renslighet.

Nå viser det seg at forskerne – uten å vite det – avbrøt det systemet som vasker vevet, mens de studerte hjernevev på 1950- og 1960-tallet.

"Teorien om et rensesystem som bygger på trykk, har vært fremme i lang tid, men hvis man åpner kraniet et hvilket som helst sted, stanser det, som en hydraulisk pumpe. De trodde at [rensesystemet] ikke fantes", sier lederen av undersøkelsen, Maiken Nedergaard, som er hjerneforsker ved University of Rochester Medical Center i USA.

Pumpesystemet er "i størrelsesorden tusen ganger raskere enn diffusjon", sier hun. "Jeg er overrasket over at ingen hadde oppdaget det før nå."

Hjernen under trykk

Maiken Nedergaard og kollegaene har kalt det nyoppdagede rensesystemet for det "glymfatiske system" etter det nervevevet – kalt gliaceller – som får cerebrospinalvæsken til å flyte.

Gliacellene gjør dette ved å la "føttene" sine vokse ut over kar og årer som transporterer blod, slik at det dannes en slags rør rundt røret.

Bitte små porer i det ytre røret suger deretter næringsrik cerebrospinalvæske fra blodkarene inn i kanaler som er fulle av nerveceller, mens porer andre steder pumper væsken ut. Prosessen fjerner hjernens avfallsstoffer samtidig som den tilfører næring til hjernecellene.

Maiken Nedergaard og forskerne hennes brukte et spesielt to-foton-mikroskop med et infrarødt lys som gjør at man ser dypt og tydelig inn i levende hjernevev uten å skade det.

"Disse mikroskopene revolusjonerer hjerneforskning, og de har først blitt kommersielt tilgjengelige i løpet av de siste fem-seks årene," sier Maiken Nedergaard.

For å studere levende musehjerner var det nødvendig å åpne musenes kranium. Men i motsetning til tidligere forsøk forseglet forskerne hvert enkelt hull med en liten glassplate, slik at væsketrykket ble opprettholdt samtidig som det ble laget et vindu for mikroskopet.

Fluorescerende fargestoffer, som ble sprøytet inn i musehjernerne, gjorde deretter forskerne i stand til å ta opp film av cerebrospinalvæsken mens den beveget seg gjennom hjernevevet.

"Det at vi kunne iakttage den og gjøre filmopptak, var svært viktig med hensyn til å vise gjennomstrømningen", sier Maiken Nedergaard.

Undersøkelse av hjernen får forskers "hjerte til å synge"

Bruce Ransom, som er klinisk hjerneforsker og studerer gliaceller, men som ikke har medvirket i undersøkelsen, sier at arbeidet får hans "hjerte til å synge".

"Det var ikke umulig å forestille seg at cerebrospinalvæsken beveger seg med tilstrekkelig kraft til å fungere som avfallssystem, men det har alltid vært omgitt med spekulasjon", sier Bruce Ransom, som er ansatt ved University of Seattle i USA.

"Denne forskergruppen har imidlertid gjort noe veldig lurt for å finne frem til systemet, vise hvordan det fungerer, og vise at det svært effektivt kan fjerne avfallsstoffer."

Nå som rensesystemet er funnet, har undersøkelsens leder Maiken Nedergaard og hennes kollegaer gått i gang med å utforske konsekvensene av det. En av de store konsekvenser kan være dets rolle når det gjelder Alzheimers sykdom, som man mener oppstår når hjerneceller dør på grunn av oppsamling av et proteinavfallsstoff ved navn beta-amyloid.

"Det neste er at vi må bevege oss utover musestadiet", sier Maiken Nedergaard. "Vi må finne ut om det samme systemet finnes hos mennesker – noe jeg antar at det gjør."

Undersøkelsen av hjernens rensesystem er offentliggjort i tidsskriftet Science Translational Medicine.

Påmelding nyhetsbrev

Gratis nyhetsbrev fra National Geographic.

Registrer deg, så får du hver uke:

  • De fineste bildene
  • De beste artiklene
  • Ukens quiz

Nytt nummer: Det hellige land

Abonnement: Paul Salopek har kommet til Midtøsten på den sju år lange turen sin, som følger våre forfedres vandring ut av ­Afrika. Les hans beretning fra Det hellige land.

Delta i Lesernes blinkskudd

Delta her i National Geographics månedlige fotokonkurranse. Temaet i desember er mennesker. Vinneren får bildet sitt i National Geographic.


Copyright © 2009 Bonnier Publications