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Un esperimento sui topi rivela che le lente oscillazioni della norepinefrina durante il sonno non REM agiscono come una pompa per liberare il cervello dai rifiuti accumulati durante la veglia. Queste oscillazioni causerebbero pulsazioni nei vasi sanguigni del cervello, generando un flusso ritmico di liquido cerebrospinale per evacuare i rifiuti. Questi risultati potrebbero potenzialmente portare a nuove strade per il trattamento precoce delle malattie neurodegenerative.
Il cervello ha un sistema di smaltimento dei rifiuti integrato chiamato sistema linfatico, una rete altamente organizzata che regola il trasporto del liquido cerebrospinale (CSF). Oltre all’eliminazione dei rifiuti, il sistema linfatico è anche responsabile dell’omeostasi dell’acqua, della presentazione dell’antigene e del trasporto delle cellule immunitarie al cervello, nonché del trasporto di molecole utili, come il glucosio.
Poiché non sono presenti vasi linfatici, il sistema linfatico utilizza lo spazio interstiziale dei tessuti o gli spazi perivascolari per la circolazione del liquido cerebrospinale. Fattori come la rigidità vascolare e le lesioni cerebrali possono quindi impedire la circolazione glinfatica e comprometterne la funzione depurativa (clearance linfatica), predisponendo gli individui a malattie neurodegenerative.
Tuttavia, non esiste ancora consenso riguardo ai meccanismi alla base di questa funzione di purificazione. Nel 2013, i ricercatori hanno suggerito che la clearance linfatica avviene principalmente durante il sonno. Questa ipotesi è stata messa in discussione da recenti lavori che suggeriscono che lo smaltimento dei rifiuti nel cervello è maggiore durante le ore di veglia.
Il nuovo studio co-diretto dall’Università di Copenaghen mette forse fine al dibattito, evidenziando un meccanismo che gioca un ruolo chiave nella regolazione del sistema linfatico e si attiva principalmente durante il sonno non REM o NREM. ). Secondo la coautrice principale dello studio, Maiken Nedergaard, dell’Università di Rochester e dell’Università di Copenaghen, “è come accendere la lavastoviglie prima di andare a letto e svegliarsi con il cervello pulito”. » “ Ci stiamo essenzialmente chiedendo cosa guida questo processo e stiamo cercando di definire il sonno ristoratore basato sulla clearance linfatica
», aggiunge in riferimento allo studio, dettagliato nella rivista
Cella.
Un sistema di pompa attivato principalmente durante il sonno non REM
Per analizzare l’attività cerebrale e la clearance linfatica nei topi, i ricercatori hanno utilizzato una tecnica chiamata “fotometria delle fibre di flusso”, monitorando l’attività linfatica e il flusso sanguigno sia durante la veglia che durante il sonno. .
Ciò ha permesso di evitare l’anestesia che avrebbe influenzato la secrezione dei neurotrasmettitori nel cervello (e quindi falsato i risultati). “ Qui abbiamo sviluppato un metodo che ha permesso di registrare le dinamiche del sangue e del liquido cerebrospinale durante periodi lunghi e ininterrotti di veglia, sonno NREM e sonno REM, evitando la necessità di fissare la testa e consentendo ai topi di muoversi liberamente nella loro gabbia durante le registrazioni », Indica la squadra nel suo documento. I flussi di sangue e liquido cerebrospinale sono stati monitorati utilizzando tecniche di marcatura a fluorescenza.
Il team ha scoperto che durante il sonno NREM, il tronco cerebrale dei topi rilascia noradrenalina circa ogni 50 secondi. Ciò provoca una pulsazione ritmica che alterna la contrazione e la dilatazione dei vasi sanguigni e fa oscillare il volume del sangue. Questo modello di pulsazione a sua volta si traduce in un flusso ritmico di liquido cerebrospinale, rimuovendo così i rifiuti dal cervello. Cioè, le lente oscillazioni della norepinefrina agiscono come una pompa che regola il flusso del liquido cerebrospinale attraverso il cervello e impedisce l’accumulo di prodotti di scarto lì.
« Potremmo aver identificato il motore più importante del flusso linfatico durante il sonno non REM
», Afferma Nedergaard in un articolo pubblicato sulla rivista Science. D’altra parte, le oscillazioni della norepinefrina e le variazioni del volume del sangue cerebrale erano maggiori durante il sonno NREM rispetto al sonno REM e alle ore di veglia.
Sintesi grafica dello studio. © Hauglund et al.
Una funzione compromessa da un comune sonnifero
La seconda parte dell’esperimento consisteva nello studiare l’effetto dello zolpidiem (un comune sonnifero) sul sistema di pompaggio noradrenergico e sulla clearance linfatica. I ricercatori hanno scoperto che le onde della norepinefrina durante il sonno diminuivano del 50%, mentre il trasporto del liquido cerebrospinale diminuiva di circa il 30% nei topi trattati.
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« Abbiamo scoperto che il livello di norepinefrina era significativamente ridotto e le onde cerebrali lente scomparivano, riducendo l’effetto del sistema linfatico », spiega in un comunicato stampa l’autrice principale dello studio, Natalie Hauglund, dell’Università di Copenaghen. “ Ciò suggerisce che il sonno ottenuto da questo farmaco per il sonno non è così benefico come il sonno normale e ristoratore. “, dice. Saranno necessarie ulteriori ricerche per determinare se questo effetto si applica a tutti i sonniferi.
Inoltre, studi precedenti hanno dimostrato che i disturbi del sonno sono associati a un rischio più elevato di demenza. Infatti, una compromissione del sistema linfatico ostacola l’eliminazione delle scorie dal cervello, comprese le molecole tossiche comunemente associate a malattie neurodegenerative come le proteine tau e beta-amiloide. Questi risultati potrebbero portare a trattamenti avvenuti anche prima che compaiano i sintomi delle malattie neurodegenerative.
« Se potessimo determinare in una fase iniziale che la funzione di pompaggio è difettosa e che il paziente è a rischio di sviluppare un disturbo, saremmo in grado di trattarlo prima che il paziente si ammali », conclude Hauglund.
Fonte: cell
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