Vi ved, at en ophobning af giftige affaldsstoffer i hjernen kan være årsag til Alzheimers sygdom.

Nu har vi benyttet en ny MR-metode, der kan afsløre, i hvilken udstrækning hjernen formår at skille sig af med de skadelige stoffer - måske allerede før demenssymptomer opstår.

Metoden har vi for første gang afprøvet på mennesker. Det vender vi tilbage til - først lidt om, hvorfor affaldsstoffer ophober sig i hjernen, og hvad det betyder.

Vandkanaler i hjernen fjerner affaldsstoffer

Hele hjernen er omgivet en tyndtflydende væske (cerebrospinalvæske), der pulserer synkront med hjerteslagene.

Cerebrospinalvæskens funktion er blandt andet at beskytte hjernen mod skader samt transportere elektrolytter og vitaminer.

I 2012 beskrev forskerne for første gang hjernevæskens helt centrale rolle i at 'vaske' hjernen ren for giftige affaldsstoffer.

Forskerne viste, at pulseringerne i cerebrospinalvæsken pumper den vandlige væske ind i hjernen langs ydersiden af pulsårerne for at fjerne affaldsstoffer mellem hjernecellerne og transportere dem væk fra hjernen.

Transporten af affaldsstofferne er afhængig af vandkanaler, såkaldte aquaporiner, der findes overalt i hjernen, og som blev opdaget for første gang omkring årtusindskiftet.

Da forskerne fjernede aquaporinerne hos mus, faldt udskillelsen af giftige affaldsstoffer.

Det er affaldsstoffer, der bliver aflejret i hjernen i forbindelse med blandt andet Alzheimers demens.

'Hjernevasken' bliver mindre effektiv med alderen

Fordi vandkanalerne findes i hjernens nervevæv –  de såkaldte gliaceller - og fordi denne 'hjernevask' kan minde om lymfedrænage, har forskerne døbt rensesystemet det ‘glymfatiske system’ (glia-lymfatiske).

Det glymfatiske systems evne til at 'vaske' hjernen bliver mindre med tiden; blandt andet som følge af normal aldring, men også efter hjernerystelser og hovedskader.

Derfor er det blevet foreslået, at reduceret glymfatisk funktion kan forklare, at hyppigheden af demens er øget i forbindelse med disse tilstande.

Den glymfatiske funktion kan forbedres gennem fysisk aktivitet og ved indtag af en moderat mængde alkohol - men især gennem søvn.

I løbet af søvnen bliver den plads, der omgiver cellerne (det interstitiale rum), væsenligt større, så 'hjernevasken' sker hurtigere.

Har testet ny metode på mennesker

Alle disse observationer stammer fra dyrestudier.

Nu har vi benyttet en ny MR-metode (gMR) for at undersøge, om det glymfatiske system også findes i menneskehjernen. 

Resultaterne er publiceret i tidsskriftet Brain.

Ved gMR sprøjtes en lille mængde MR-kontrastvæske ind i rygmarvskanalen.

Kontrastvæsken består af et molekyle, der har en størrelse og egenskaber, som gør det velegnet til at finde vej gennem det glymfatiske system.

Derefter tager vi løbende billeder af hovedet. Vi kan følge kontrastvæskens passage, når den når frem til hovedet, hele vejen fra rygmarvskanalen.

De efterfølgende 24 timer tog vi løbende MR-billeder.

Øverst en patient med demens (normal-tryk hydrocephalus) samt karakteristisk fund af forstørrede hulrum på indersiden af hjernen. Ved gMR finder vi efter 24 timer sporstof både i hjerneventriklerne, på ydersiden af hjernen og i selve hjernevævet. Tidligere troede forskere. at sporstoffet blev optaget i blodbanen fra ydersiden af hjernen. Det indikerer, at det glymfatiske system for udvasking af affaldsstoffer fra hjernen også findes hos mennesker. Hos patienten med demens er udvaskingen af sporstof fra hjernevæsken og hjernevævet forsinket. (Foto: Geir Ringstad og Per Kristian Eide)

Det glymfatiske system findes også hos mennesker

Det, vi så, var slående. 

I stedet for at fordele sig frit i cerebrospinalvæsken på ydersiden af hjernen, fandt vi, at kontrastvæsken lagde sig omkring de store pulsårer på overfladen for derefter at bevæge sig ind i hjernen fra disse områder.

Først efter 24 timer fandt vi spor af kontrastvæske i alle de områder af hjernen, vi målte.

Koncentrationen i hjernevævet var markant større om morgenen på den 2. undersøgelsesdag; altså, efter at patienterne havde sovet.

Vi mener, at vi har påvist, at det glymfatiske system også eksisterer i menneskehjernen.

Selvom koncentrationen er påfaldende efter 24 timer, skal søvnens betydning i denne sammenhæng undersøges yderligere.

Hjernevask er reduceret hos demenspatienter

Den ene gruppe patienter i vores undersøgelse, var diagnosticeret med normal-tryk hydrocephalus (NPH); en demenstilstand med symptomer i slægtskab med Alzheimers sygdom i forhold til aflejringen af giftige affaldsstoffer i hjernen.

Hos disse patienter fandt vi, at den glymfatiske udskillelse af kontraststoffet var forsinket i forhold til kontrolgruppen.

Det indikerer, at giftige affaldsstoffer bliver udskilt langsommere hos patienter, der lider af denne type demens.

Det samme gør sig muligvis gældende for Alzheimers-patienter.

I et opfølgningsstudie af patienter med normal-tryk hydrocephalus fandt vi også tegn på, at de havde reduceret glymfatisk funktion i en lille del af hjernen (entorhinal cortex), som forbinder 'hukommelsescentret' i hippocampus med resten af hjernebarken, og som huser de såkaldte gitterceller, opdaget af nobelprisvinderne opdaget af Edvard og May-Britt Moser.

Entorhinal cortex er vigtig for forarbejdningen af lugteimpulser samt hukommelse for steder og begivenheder.

Tab af substans i dette område er som regel et tidligt fund ved Alzheimers sygdom.

Det er derfor nærliggende at tænke, at evnen til at skille sig af med giftige affaldsstoffer fra dette område er reduceret hos Alzheimers-patienter. 

I fremtiden kan man forestille sig, at hjernens svigtende affaldshåndtering kan opdages, allerede før demenssymptomer opstår.

©forskning.no. Oversat af Stephanie Lammers-Clark.