שינה מנקה את המוח מרעלים ומטבוליטים

מחקר שפורסם לאחרונה ב-Nature Neuroscience מצא שפינוי המוח מופחת במהלך הרדמה ושינה.

שינה היא מצב של חוסר פעילות פגיע. בהתחשב בסיכונים של פגיעות זו, מוצע ששינה עשויה לספק כמה יתרונות. עלתה השערה ששינה מנקה את המוח מרעלנים וממטבוליטים דרך מערכת הגלימפה. להנחה זו יש השלכות חשובות; לדוגמה, ניקוי רעלים מופחת עקב שינה לקויה באופן כרוני עלול להחמיר את אלצהיימר.

המנגנונים והמסלולים האנטומיים דרכם פינוי רעלים ומטבוליטים מהמוח אינם ברורים. על פי ההשערה הגלימפטית, זרימת הנוזל הבסיסי, המונעת על ידי גרדיאנטים של לחץ הידרוסטטי מפעימות עורקים, מנקה באופן פעיל מלחים מהמוח במהלך שינה בגלים איטיים. בנוסף, מינונים מרגיעים של חומרי הרדמה מגבירים את הפינוי. עדיין לא ידוע אם שינה מגבירה את הפינוי באמצעות זרימה בסיסית מוגברת.

במחקר זה, מדענים מדדו את תנועת הנוזלים ואת פינוי המוח בעכברים. ראשית, נקבע מקדם הדיפוזיה של פלואורססאין איזותיוציאנט (FITC)-דקסטרן, צבע ניאון. FITC-dextran הוזרק לגרעין הקאודטי, ונמדדה הקרינה בקורטקס הקדמי.

הניסויים הראשונים כללו המתנה למצב יציב, הלבנת הצבע בנפח קטן של בד וקביעת מקדם הדיפוזיה ממהירות התנועה של הצבע הלא מולבן לאזור המולבן. הטכניקה אומתה על ידי מדידת הדיפוזיה של FITC-dextran בג'לי אגרוז מחקות מוח ששונו כדי להעריך את הקליטה האופטית ופיזור האור של המוח.

התוצאות הראו שמקדם הדיפוזיה של FITC-dextran לא היה שונה בין מצבי הרדמה ושינה. לאחר מכן, הצוות מדד את ניקוי המוח במצבים שונים של ערות. הם השתמשו בנפח קטן של הצבע הפלורסנטי AF488 בעכברים שהוזרקו להם תמיסת מלח או חומר הרדמה. צבע זה נע בחופשיות בפרנכימה ויכול לעזור לכמת במדויק את פינוי המוח. כמו כן נערכו השוואות בין מצבי ערות ושינה.

בריכוזי שיא, הפינוי היה 70-80% בעכברים שטופלו במלח, מה שמצביע על כך שמנגנוני הפינוי הנורמליים לא נפגעו. עם זאת, נצפתה ירידה משמעותית בפינוי כאשר נעשה שימוש בחומרי הרדמה (פנטוברביטל, דקסמדטומידין וקטמין-קסילזין). בנוסף, הפינוי היה מופחת גם בעכברים ישנים בהשוואה לעכברים ערים. עם זאת, מקדם הדיפוזיה לא היה שונה באופן משמעותי בין הרדמה ותנאי שינה.

א. 3 או 5 שעות לאחר הזרקת AF488 ל-CPu, המוח הוקפא ונחתך לחלקים בעובי 60 מיקרומטר. עוצמת הקרינה הממוצעת של כל קטע נמדדה באמצעות מיקרוסקופ פלואורסצנטי; לאחר מכן ממוצע ערכי העוצמה הממוצעים של הקבוצות של ארבע פרוסות.

ב. עוצמת הקרינה הממוצעת הומרה לריכוז באמצעות נתוני הכיול המוצגים באיור משלים 1 ושורטטו כנגד המרחק האנטירופוסטריורי מנקודת ההזרקה עבור מצבי הרדמה ערים (שחור), שינה (כחול) ו-KET-XYL (אדום). למעלה - נתונים לאחר 3 שעות. להלן - נתונים לאחר 5 שעות. קווים מייצגים התאמה גאוסית לנתונים ומעטפות שגיאה מצביעות על רווחי סמך של 95%. גם ריכוזים של 3 ו-5 שעות במהלך הרדמת KET-XYL (P

ג. תמונות מייצגות של קטעי מוח במרחקים שונים (אנטרו-אחוריים) מאתר ההזרקה AF488 ב-3 שעות (שלוש שורות עליונות) ו-5 שעות (שלוש שורות תחתונות). כל שורה מייצגת נתונים עבור שלושה מצבי ערות (ערות, שינה והרדמת KET-XYL).

המחקר מצא שפינוי המוח ירד במהלך הרדמה ושינה, בניגוד לדיווחים קודמים. הפינוי עשוי להשתנות בין אתרים אנטומיים שונים, אך מידת השונות עשויה להיות קטנה. עם זאת, עיכוב הפינוי על ידי קטמין-xylazine היה משמעותי ובלתי תלוי באתר.

ניקולס פ. פרנקס, אחד ממחברי המחקר, אמר: "תחום המחקר התמקד כל כך ברעיון של טיהור כאחת הסיבות העיקריות לכך שאנו ישנים, עד שהופתענו מאוד מהתוצאות ההפוכות."

חשוב במיוחד לציין שהתוצאות נוגעות לנפח קטן של צבע שנע בחופשיות בחלל החוץ-תאי. מולקולות גדולות יותר עשויות להפגין התנהגות שונה. בנוסף, המנגנונים המדויקים שבאמצעותם שינה והרדמה משפיעים על פינוי המוח נותרו לא ברורים; עם זאת, ממצאים אלה מאתגרים את הרעיון שתפקידה העיקרי של השינה הוא לנקות את המוח מרעלים.