Aivojen glymfaattinen järjestelmä ja sen toiminnan tehostaminen lääkeaineilla - Suoperä, Elina (My University, 2025)
Glymfaattisella järjestelmällä tarkoitetaan aivojen nestekiertoa, jossa aivo-selkäydinneste virtaa aivokudokseen ja kuljettaa pois kudokseen kertyneitä aineenvaihduntatuotteita. Aivoissa syntyvien aineenvaihduntatuotteiden on aiemmin ajateltu poistuvan aivoista diffuusion avulla. Vuonna 2012 kuvattiin ensimmäisen kerran malli, jossa, vastoin aiempaa käsitystä, merkittävä osa aivo-selkäydinnesteestä virtaa aivokudokseen, jossa se sekoittuu aivojen soluvälinesteen kanssa ja edesauttaa aineenvaihduntatuotteiden poistumista aivoista. Aivojen verisuonia ympäröi perivaskulaarinen tila, jonka kautta aivoja ympäröivä aivo-selkäydinneste pääsee virtaamaan syvälle aivoihin. Perivaskulaarisen tilan ulkopintaa ympäröivät astrosyyttien jalkalisäkkeet, jotka säätelevät aivo-selkäydinnesteen pääsyä perivaskulaarisesta tilasta aivokudokseen. Astrosyyttien jalkalisäkkeissä ilmennetään akvaporiini 4 (AQP4) -vesikanavaproteiinia, joka mahdollistaa nesteen virtauksen perivaskulaarisesta tilasta aivokudokseen. Noradrenaliini on tärkeä glymfaattisen järjestelmän toimintaa säätelevä hermovälittäjäaine. β-adrenergisten reseptorien aktivaatio suurentaa astrosyyttien tilavuutta ja siten pienentää solunulkoisen tilan tilavuutta, jolloin nestevirtauksen vastus aivokudoksessa lisääntyy. Noradrenaliini on myös tärkeä hermovälittäjäaine uni-valverytmin säätelyssä. Nukkuessa noradrenerginen signalointi vähenee, jolloin solunulkoisen tilan tilavuus kasvaa ja aivojen nestevirtauksen vastus pienenee. Tällöin myös aineenvaihduntatuotteiden puhdistuminen aivoista tehostuu. Glymfaattisen järjestelmän toiminta heikkenee ikääntyessä. In vivo -tutkimuksissa on osoitettu jopa 80–90 % heikkeneminen glymfaattisen järjestelmän toiminnassa verrattaessa nuoria ja ikääntyneitä hiiriä toisiinsa. AQP4-kanavien polarisaatio vähenee ikääntyessä ja sen sijaan, että kanavat ilmenisivät pääasiassa perivaskulaarisia tiloja ympäröivissä jalkalisäkkeissä, niitä on havaittavissa myös astrosyyttien soomaosissa sekä aivokudoksen puoleisissa haarakkeissa. Glymfaattisen järjestelmän toiminnan heikkenemisen uskotaan myös olevan yksi Alzheimerin taudin taustalla olevista patologisista mekanismeista. Glymfaattisen järjestelmän toimintaa on yritetty tehostaa useilla lääkeaineilla. Esimerkiksi hyperosmolaaristen nesteiden käyttöä glymfaattisen virtauksen tehostamiseksi on tutkittu. Hyperosmolaariset nesteet, kuten hypertoninen suolaliuos ja mannitoli, lisäävät plasman osmolaalisuutta, mikä saa aikaan aivojen solunulkoisen nesteen virtaamisen pois aivokudoksesta. Tällöin aivo-selkäydinnesteen virtaus perivaskulaarisesta tilasta aivokudokseen lisääntyy. Noradrenaliinin vaikutusta estämällä voidaan vähentää glymfaattisen nestevirtauksen vastusta aivokudoksessa. Useiden adrenergisten salpaajien yhdistelmän sekä α2-adrenergisen agonistin, deksmedetomidiinin, on useissa in vivo -tutkimuksissa havaittu tehostavan glymfaattista virtausta. Glymfaattisen järjestelmän rakennetta ja toimintaa on tutkittu paljon erityisesti jyrsijöillä, mutta myös kliinisissä tutkimuksissa on saatu järjestelmän olemassaoloa tukevaa näyttöä. Tulevaisuudessa on tärkeää jatkaa tutkimusta, sillä glymfaattisen virtauksen tehostaminen on paitsi potentiaalinen tapa vaikuttaa neurodegeneratiivisten sairauksien patogeneesiin, voidaan sillä myös mahdollisesti parantaa muiden lääkeaineiden pääsyä aivoihin.
Keywords: glymfaattinen järjestelmä, astrosyytti, akvaporiini 4, Alzheimerin tauti