Осложнения, связанные с уникальной системой удаления отходов головного мозга, о существовании которой стало известно только недавно, могут помешать попыткам идентифицировать биомаркеры, которые выявляют черепно-мозговую травму (ЧМТ). Это связано с тем, что белки, вызванные повреждением головного мозга, не могут попасть в систему крови в количествах, необходимых для точного диагноза.
Десятки миллионов долларов были инвестированы Соединенным Королевством.S. правительство и частный сектор в последние годы в попытке разработать простой анализ крови, который может помочь врачам быстро и точно определить степень неврологического повреждения после удара по голове. Однако новое исследование, проведенное на мышах и опубликованное сегодня в Journal of Neuroscience, указывает на то, что эти усилия могут быть напрасными.
"Эти результаты показывают, что биомаркеры ЧМТ на основе крови вряд ли будут эффективны для рутинного клинического использования," сказал Майкен Недергаард, М.D., D.M.Sc., содиректор Центра трансляционной нейромедицины Медицинского центра Университета Рочестера (URMC) и ведущий автор исследования. "Как сама травма, так и клинический подход к ЧМТ могут нарушить способность мозга удалять отходы, что приводит к изменчивым и – для целей обнаружения и диагностики – ненадежным уровням белка в крови."
Более 1.5 миллионов американцев, как детей, так и взрослых, ежегодно получают сотрясения мозга. Кроме того, по оценкам, более 300 000 единиц U.S. военнослужащие были жертвами ЧМТ с 2000 г. Легко видимые симптомы, такие как головная боль, тошнота, головокружение и проблемы со сном, не отражают степени травмы. Следовательно, существует острая и настоятельная потребность общественного здравоохранения в разработке метода, который может определить тяжесть ЧМТ и помочь предсказать, у кого из этих людей может быть риск долгосрочных когнитивных проблем.
Только в последние несколько лет исследователи начали понимать, как мозг справляется с отходами. В 2012 году ученые из Университета Рочестера обнаружили, что мозг обладает собственной уникальной системой удаления отходов, которую назвали глимфатической системой.
Глимфатическая система состоит из водопроводной сети, которая соединяется с кровеносными сосудами головного мозга и перекачивает спинномозговую жидкость через ткани головного мозга, чтобы смывать отходы. Отходы выходят из мозга в лимфатические узлы и в конечном итоге попадают в общую систему кровообращения и, в конечном итоге, в печень.
Известно, что во время шока черепно-мозговой травмы определенные белки высвобождаются из клеток мозга. Это привело к предположению, что, измеряя уровни этих белков после того, как они попали в систему крови, врачи могут установить наличие и тяжесть травмы.
Группа исследователей из Рочестера провела серию экспериментов на мышах с ЧМТ и проверила кровь животного на три белка (S100 бета, глиальный фибриллярный кислый белок и нейронспецифическая энолаза), которые считаются сильными кандидатами в биомаркеры крови на ЧМТ.
Оказывается, глимфатическая система очень хрупкая, и небольшие изменения могут нарушить ее функцию, нарушая способность выводить продукты жизнедеятельности, такие как белки, связанные с ЧМТ, из мозга. Более раннее исследование показало, что удары по голове сами по себе могут нарушить работу лимфатической системы.
Текущее исследование показывает, что лечение этих состояний также может ухудшить способность мозга удалять отходы. Как и водяной насос, глимфатическая система требует давления для правильной работы. Усилия по уменьшению нагрузки на мозг из-за отека после травмы с помощью таких препаратов, как ацетазоламид, или хирургической процедуры, дренирующей спинномозговую жидкость, могут "сбрасывать давление" система и ухудшает вывоз мусора.
Кроме того, пациенты, находящиеся под наблюдением в больницах по поводу ЧМТ, часто подвергаются неврологическому осмотру врачами, что нарушает их сон. В других случаях пациентам дают седативные препараты, чтобы вызвать сон после ЧМТ. Поскольку глимфатическая система в основном функционирует во время сна, эти различия в клинической помощи искажают уровни белка в крови.
Во время экспериментов, которые воспроизводили эти условия на мышах с ЧМТ, исследователи не смогли обнаружить достоверных изменений уровня белка в крови.
"Это исследование показывает, что даже небольшие изменения могут повлиять на способность мозга удалять отходы," сказал Бенджамин Плог, M.D./ Ph.D. студент лаборатории Недергаарда и соавтор исследования. "Следовательно, нам необходимо переоценить наши усилия и начать думать об измерении повреждения мозга таким образом, чтобы принимать во внимание уровень нарушения глимфатической системы. "