Odpadové hospodárstvo mozgu

Mozog, rovnako ako každý iný orgán nášho tela, produkuje odpad a je monitorovaný súkromnou bezpečnostnou službou. Zazmluvneným partnerom, ktorý 24 hodín denne sleduje dianie v mozgu, je imunitný systém. Jeho služba je bezplatná.

Veľmi dlho sme žili v presvedčení, že ľudský mozog je dokonale izolovaný od okolitého sveta. Je umiestený v lebečnom trezore, ktorý ho chráni pred úrazmi. Zároveň mozog disponuje ochranou bariérou proti vnútornému prostrediu organizmu, v ktorom nepretržite prebiehajú rôzne zmeny, a tie by mohli nežiaduco ovplyvniť jeho činnosť. O mozgu sa často hovorilo ako o privilegovanom orgáne, do ktorého má imunitný systém vstup len na zvláštne povolenie, najčastejšie pri vniknutí patogénov alebo pri úraze. Náš pohľad na jeho výnimočnosť sa pozvoľna mení, hoci istú exkluzivitu si naďalej zachováva. Naše telo využíva na distribúciu živín a buniek krvné cievy a na odpadové hospodárstvo lymfatické dráhy. Táto sieť sa nápadne podobá londýnskemu metru, kde každý orgán reprezentuje zastávku, na ktorej môžu živiny a krvné bunky nastupovať a vystupovať. Doposiaľ sme si mysleli, že sa v mozgu takéto zastávky nevyskytujú a pasažieri nemajú povolený vstup ani na turistické víza. Krvné kapiláry, ktoré zásobujú mozog množstvom živín, sú vybavené nepriepustnou bariérou. Tá len veľmi neochotne prepúšťa vybrané molekuly za svoje brány. Systém je natoľko dokonalý, že ak nejaký nezbedník predsa len prekĺzne cez bariéru, na druhej strane na neho striehnu bezpečnostné jednotky a deportujú ho naspäť do krvného riečiska. Pravdepodobne až 99 % nových chemických zlúčenín neprechádza cez túto bariéru. Je to prekážka pre všetkých, ktorí hľadajú nové lieky na liečbu ochorení ľudského mozgu. Bariéra je vybavená množstvom mechanizmov dopravujúcich dôležité látky na miesto určenia. Funguje ako hraničný priechod, kde sa na vstup do inej krajiny vyžaduje platný cestovný doklad.

Lymfatické potrubie

Foto Fotky&Foto/Elnur

Ďalším potrubným zariadením v našom tele sú lymfatické cievy. Táto časť distribučnej siete je zameraná na transport odpadového materiálu a krvných buniek, ktorých misia sa skončila. Lymfatické cievy sa stali skutočným marketingovým ťahákom. Zo všetkých strán sa na nás rútia reklamné ponuky na lymfo- drenáž, lymfatické masáže, ktoré rozprúdia našu lymfu a my sa razom prebudíme do nového života. Bulvárne časopisy na nás útočia informáciami, že slovo lymfodrenáž je v súčasnosti súčasťou slovníka vari každej ženy, ktorá sa snaží bojovať s celulitídou (efekt pomarančovej kože) alebo s nadváhou. Za reklamným balastom presvitá takmer nenápadná informácia: O lymfatický systém by sme sa mali starať. Ak je lymfatický systém natoľko dôležitý, prečo by mozog nemal byť súčasťou tejto siete? Množstvo správne ladených experimentov ukázalo, že odpadové hospodárstvo mozgu je riešené jednoduchým spôsobom. Všetko nepotrebné končí v tekutine, v ktorej mozog pláva, a odtiaľ sa odpad transportuje prostredníctvom žilného splavu do krvi. Tento prístup nápadne pripomína odpadové hospodárstvo známe z obdobia socializmu: zmizne z očí, zmizne z mysle. Príroda je však oveľa šikovnejšia vo výbere riešení, zohľadňuje budúcnosť, nestavia len na krátkodobý profit. A tak aj v tomto prípade platí, že sme sa na celý príbeh dívali okuliarmi s nevhodnou optikou. A ako vyzerá tá správna optika?

Distribučné siete v tele

Kyslík, živiny a bunky imunitného systému putujú naším telom prostredníctvom krvných tepien smerujúcich od srdca na perifériu. Časť tekutiny (plazma) prenikne z krvi do jednotlivých orgánov a skončí v medzibunkovom priestore. Odtiaľ si bunky môžu vyzbierať všetko, čo potrebujú na svoju existenciu. Potom sa bunky zbavia nepotrebných látok a tie putujú späť do medzibunkového priestoru. Aby sa odpad nehromadil v epicentre diania, odplavuje sa prostredníctvom lymfatických ciest späť do krvného riečiska. No predtým, ako sa tak stane, celý obsah sa prefiltruje v lymfatických uzlinách, ako aj v iných orgánoch lymfatického systému. Touto cestou sa plavia späť aj krvné bunky. A kadiaľ odchádzajú krvné bunky, ktoré sa zatúlali do mozgu, keď mozog nie je vybavený lymfatickými cievami? Jedna alternatívna teória ukazuje, že by mohli využiť potrubný systém čuchového nervu, ktorý ich dovedie až do nosovej sliznice a odtiaľ do lymfatických uzlín. Ľudský mozog je podobne ako vyprážaný rezeň uložený v trojobale. Mená jednotlivých obalov sú natoľko poetické, že by mohli prilákať pozornosť veršotepcov. Cievnatka je prilepená priamo na povrch mozgu, zatiaľ čo pavúčnica je prichytená na tvrdú plenu. Medzi cievnatkou a pavúčnicou sa zrkadlí číra tekutina – mozgovo-miechový mok. Tvrdá plena, ktorá prilieha k lebečným kostiam, je miesto, kde by sme najmenej očakávali čulú prevádzku. A práve v tejto oblasti sa potuluje veľké množstvo buniek imunitného systému. Odtiaľ môžu prenikať cez pavúčnicu priamo do mozgovo-miechovej tekutiny. Na prvý pohľad sa to zdá byť jednoduché, ale tvrdá plena nie je naprieč perforovaná otvormi, cez ktoré by mohli bunky voľne unikať.

Prelomový objav

Foto Fotky&Foto/vitanovski

V roku 2016 nemecko-americký tím našiel dôkazy o tom, že mozog, rovnako ako akýkoľvek iný orgán, je predsa len pod kontrolou lymfatického systému. A kde sa lymfatické cievy tak dlho skrývali, keď niekoľko desiatok rokov úspešne unikali pred zrakmi bádateľov? Na mieste, kde by ich málokto očakával – v tvrdej plene. Nachádzajú sa v tesnej blízkosti žilného splavu, miesta, kde vteká nadbytočná časť mozgovo-miechovej tekutiny. Rafinovane vymyslené, je to ako vaňa s dvomi odpadovými kanálmi. Lymfatické cievy v tvrdej plene sa však výrazne líšia od tých, ktoré nachádzame v iných orgánoch. V procese zápalu nezväčšujú svoj objem, čo je prirodzenou vlastnosťou lymfatických ciev. Ich molekulový rukopis je výnimočný a výrazne odlišný od iných lymfatických ciev roztrúsených v rôznych častiach tela. Pribúdajú dôkazy o tom, že lymfatické cievy nie sú v mozgu len do počtu, ale aktívne sa podieľajú na lymfodrenáži. Okrem imunitných buniek zbierajú aj rôzne látky hromadiace sa v mozgovo-miechovej tekutine. Celý proces nie je náhodný, ale je prísne regulovaný chemickým kokteilom, ktorý naviguje bunky do správneho odtokového kanála. Je celkom možné, že tento objav napokon priláka marketingových odborníkov, ktorí začnú ponúkať lymfomasáže tvrdej pleny. Neviem si predstaviť, ako by to mohlo fungovať, ale ľudská kreativita je nekonečná. Objavenie lymfatických ciev v tesnej blízkosti mozgu výrazne zmenilo náš pohľad na opevnené kráľovstvo ľudskej mysle. A nielen to – otvorilo cestu novým terapeutickým prístupom v liečbe neurodegeneračných ochorení, pri ktorých hromadenie poškodených a toxických bielkovín vedie k znefunkčneniu nervových buniek. Niektoré experimenty na myšiach ukázali, že odstránenie lymfatických ciev z tvrdej pleny výrazne zmiernilo priebeh experimentálne vyvolanej roztrúsenej sklerózy pri testovaných hlodavcoch. To napovedá, že informácie šíriace sa prostredníctvom lymfatických ciev stimulujú imunitnú odpoveď, ktorá napokon zhoršuje priebeh ochorenia. Keby sme dokázali zastaviť poslov cestujúcich lymfatickou kanalizáciou, dokázali by sme možno spomaliť alebo zmierniť prejavy ochorenia.

Pod dohľadom imunitného systému

Je tu ešte ďalší dôvod, prečo nás objav lymfodrenáže mozgu zaujíma. Pred niekoľkými rokmi izraelská neuroimunilogička Michal Schwartzová prezentovala pomerne odvážnu teóriu, ktorá podrobne popísala, ako by mohol fungovať imunologický dohľad nad mozgom. Kľúčovú úlohu v ňom zohrávajú špecializované bunky imunitného systému, ktoré sa nazývajú T-lymfocyty. Vyjadrené futbalovou terminológiou, sú dva druhy T-buniek; prvá skupina sú záložníci (pomocné T-bunky), podporujú útok aj obranu, tá druhá je presne zacielená na útočné aktivity (cytotoxické T-bunky). Schwartzová sa zamerala na záložníkov, ktorí sa v malom zastúpení nachádzajú v mozgovo-miechovej tekutine. Predpokladá, že by sa mohli dostať aj do mozgového tkaniva, tam sa pohybovať a získavať informácie od miestnych donášačov. Dobre informované T-bunky by mali potom putovať na miesto, kde informácie odovzdajú na ďalšie spracovanie. Tým miestom sú hlboké krčné lymfatické uzliny. Objavenie lymfatických ciev v mozgu vysvetľuje druhú časť putovania T-buniek, z mozgu do lymfatických uzlín. Nezodpovedaná však zostáva otázka, ako s nimi imunitný systém naloží v prípade, že v mozgu vládne mier a harmónia. Jedna z možných odpovedí je ukrytá v dialógu, ktorý prebieha medzi nervovými a imunitnými bunkami. Vyslanci imunitného systému odetí do rúška T-lymfocytov vstupujú do mozgu a riadia tam procesy ovplyvňujúce naše kognitívne funkcie. Keď eliminujeme prostredníctvom genetických manipulácií ich prestup do mozgu myší, poznávanie a učenie týchto nemých tvorov sa nápadne zhorší. Rovnaký efekt vieme docieliť aj v prípade, že odstránime krčné uzliny, v ktorých sa T-bunky pripravujú na svoju misiu. V tomto prípade, našťastie, platí, že to, čo sme pokazili, vieme aj opraviť. Po podaní T-lymfocytov do tela myší sa ich kognitívne funkcie opäť začnú zlepšovať.

Oheň v hlave

Foto Fotky&Foto/evgenyataman

Vďaka knihe a neskôr aj filmu Mozog v ohni sa príbeh novinárky Susannah Calahanovej stal známy na celom svete. Popisuje svoje vlastné skúsenosti so zriedkavým ochorením, ktoré postihuje mozog. Ochorenie, pri ktorom človek stráca schopnosť vedome riadiť svoju myseľ a telo. Rovnakým peklom si prešiel aj 3-ročný chlapec z Nového Anglicka (USA), ktorého museli hospitalizovať pre náhle zhoršenie zdravotného stavu. Jeho podrobný chorobopis sa objavil v odbornom časopise New England Journal of Medicine, a tak máme možnosť sledovať jeho príbeh od začiatku až po šťastný koniec. Prvé príznaky, ktoré zaregistrovali rodičia, boli točenie sa hlavy a závraty, neskôr sa pridružila ospalosť a neochota komunikovať. Chlapec zaľahol, ale náhle precitol a jeho telo zostalo ako zamrazené, doslova stuhol a nebol schopný vykonávať jednoduché pohyby. V nemocnici sa priebeh ochorenia prudko zhoršoval, vyšetrenia odhalili prítomnosť encefalitídy (zápalový proces v mozgu). Na zozname podozrivých sa objavili známi páchatelia zo sveta vírusov a baktérií. Všetky výsledky však dopadli negatívne, a tak sa okruh podozrivých začal zužovať. Dôležitú stopu objavili lekári v mozgovo-miechovej tekutine, kde identifikovali zvýšené množstvá T-buniek a ďalších členov veľkej rodiny bielych krviniek. Lekári napokon odhalili prítomnosť zriedkavého neurologického ochorenia (anti-NMDA receptorová encefalitída), pri ktorom dochádza k produkcii protilátok zacielených proti receptorom na povrchu nervových buniek. Tento typ povrchových receptorov používajú neuróny na vzájomnú komunikáciu a šírenie informácií v celom mozgu. Protilátky sa môžu správať ako falošní poradcovia a modifikujú význam šírenej informácie. A tak mozog začne produkovať množstvo nezmyselných povelov, ktoré sa prejavia v podobe nekoordinovaných pohybov, halucinácií či poruchami reči.  Najčastejšou príčinou tvorby protilátok je nádorové ochorenie vaječníkov, a preto sa prejavuje častejšie u mladých žien a dievčat, ale zraniteľní bývajú aj chlapci. Pri onkologickom ochorení začne imunitný systém produkovať protilátky proti nádorovým bunkám. Časť z nich je zameraná proti spomínaným receptorom, ktoré rakovinové bunky prezentujú na svojom povrchu. Samotné protilátky sú produkované ďalšou skupinou lymfocytov, ktoré nazývame B-bunky. Pri tomto ochorení do mozgového tkaniva vstupujú len T-bunky, zatiaľ čo B-bunky sa usídlia v mozgovo-miechovej tekutine, kde môžu neobmedzene produkovať protilátky. Našťastie, v súčasnosti máme k dispozícii účinnú terapiu, a tak sa chlapec v priebehu niekoľkých týždňov zotavil a vrátil sa do normálneho života. Tento príbeh však napovedá, že mozog je v istých okamihoch úplne bezbranný proti zásahom prichádzajúcim zo strany imunitného systému. Zdá sa, že pokiaľ ide o imunologický dohľad, je aj mozog zbavený privilégií. Ale nie úplne, niekoľko drobných výnimiek si predsa len ponechal.

Tento článok z časopisu Quark 12/2018 ste si mohli prečítať vďaka tomu, že ste našou predplatiteľkou/naším predplatiteľom. Ďakujeme vám a vážime si vašu priazeň.
[/member]

Norbert Žilka
Neuroimunologický ústav SAV v Bratislave
Foto Pixabay

Komentáre