塩辛い液体は定期的に脳を通り抜けて毒素や老廃物を取り除きますが、脳卒中の後、この液体は臓器に溢れ、細胞を溺死させます。
脳浮腫として知られている脳の腫れは、脳細胞とその周囲の空間に水が流れ込むと、脳卒中後に発生します。何年もの間、科学者たちはこの過剰な液体が血液に由来すると考えていましたが、新しい証拠は、水が別のソースから完全に湧き出ていることを示唆しています：ナトリウムに富む脳脊髄液。これらの結果は、生きているマウスモデルと人間の組織の両方から得られます。
ジャーナルScienceで1月30日に公開された調査結果は、脳の腫れを鎮静し、脳卒中後の患者の回復を改善するための潜在的な治療法を指摘しています。
洗浄サイクルがうまくいかなかった
脳卒中は、閉塞により脳内の血管が詰まったり、血管が完全に破裂したりしたときに発生します。適切なエネルギー供給がなければ、脳細胞はどの粒子が膜を通過するかを監視できなくなります。数分以内に、ニューロンは満杯のビーチボールのように腫れ、短絡し始め、損傷を生じ、死にます。数時間後、脳の血管を覆う密に織られた組織、血液脳関門も機能不全になり始め、臓器全体が水分を摂取します。
「60年以上にわたり、この液体の蓄積は血液から生じていると考えられていた」と危惧されている血液脳関門から漏出していると、研究主任著者であるロチェスター大学医学部の臨床医で現在博士号を取得しているハンバートメストレ博士（ URMC）トランスレーショナルニューロメディシンセンター。しかし、脳浮腫は血液脳関門が崩壊するずっと前に始まり、メストレと彼の同僚は、水が実際にどこか別の場所から来ているのか疑問に思いました。
「誰もこれらの代替流体源を見たことがなかった」とメストレは言った。哺乳類の頭蓋腔で見つかった液体の約10％を占める脳脊髄液は、有望な候補として際立っていたと彼は付け加えた。
ジャーナルNeurochemical Researchの2015年のレポートによると、脳では、脳脊髄液が、臓器の静脈と動脈によって切り分けられた経路に沿って曲がるチューブのネットワークである、リンパ系を流れています。液体は血管のすぐ外側を流れ、細胞の「ドーナツ型のトンネル」によって所定の位置に保持されます。 （動脈を表すワイヤの長さを描きます。これは、液体で満たされた外側のトンネルのように機能します。）動脈に沿った筋肉が収縮すると、近くの脳脊髄液がその経路に沿って押され、代謝廃棄物を拾います道。ゴミを取り除くことに加えて、リンパ系は脳内の脂肪、糖、その他の重要な化合物を分配するのにも役立ちます。
メストレと彼の共著者らは、健康な脳では非常に重要ですが、脳卒中の後に、リンパ系が乱雑になり、浮腫の発症を引き起こしていることを発見しました。 「脳脊髄液は、脳卒中直後の腫れの主な原因である」とメストレ氏は語った。
洪水にとどまる
メストレ氏によると、脳卒中における脳脊髄液の役割は、数十年にわたって科学者を逃れていました。これは、脳卒中をリアルタイムで観察する技術が存在しなかったためです。
彼と彼の共著者は、脳卒中を経験しているマウスの流体の流れの変化を観察するためにいくつかの技術を組み合わせました。チームは、MRIと、光と蛍光の化学物質を使用して生体組織を画像化する2光子顕微鏡の両方を使用して、動物の脳をじっと見ました。 「基本的に、脳卒中が起こっている間、脳脊髄液が何をしているのかをイメージすることができる」とメストレ氏は語った。流体に放射性粒子を注入することにより、研究者は時間の経過とともに流量がどのように変化したかを特定することもできました。
メストレ氏は、これらの方法を用いて、脳卒中後、血液脳関門が漏れ始めるはるか前に、浮腫がマウスの脳をつかむことを確認したと語った。脳細胞が短絡すると、それらは神経伝達物質とカリウムとして知られている化学的メッセンジャーを膜を越えた空間に放出します。近くの細胞は化学物質の流入に反応し、次に短絡します。これらの嵐が脳を通り抜けるとき、血管内の筋肉が収縮し、それらと周囲のリンパ系との間に空間のポケットを作成します。塩辛い脳脊髄液が結果として生じる真空に吸い込まれ、それに伴って水分子を引き寄せます。
「ナトリウムが蓄積しているところはどこでも、水がそれに続くだろう」とメストレは言った。チームは、リーダーのフォローのこのゲームが脳の選択された領域で展開するのを見ることができましたが、臓器全体の水の流れを一度に追跡することはできませんでした。しかし、コンピュータモデルを使用して全体的なリンパ管ネットワークをシミュレートすると、脳卒中後、血管の収縮がマウスの脳全体を通る水の流れをどのように駆動するかを予測することができました。
マウスと人間の間の点をつなぐために、著者らは、血栓が脳内の血管を遮断する虚血性脳卒中で死亡した患者の脳組織を調べた。マウスと人間の脳は、同じ領域、すなわち、リンパ系が走り、老廃物を拾う領域に液体を蓄積しました。動物と人々の間の強い相関を考えると、「これらの調査結果は、代替治療戦略の開発のための概念的な基礎を提供することができる」と著者たちは述べた。
チームは、アストロサイト、つまりリンパ系を介して水を送るのを助ける脳の細胞の水チャネルを遮断することにより、これらの戦略の1つをマウスでテストしました。チャネルを欠いたマウスは、脳卒中後の浮腫の進行が遅く、同様の治療がヒト患者に有望である可能性を示唆しています。著者らは、水の流れを遮断することに加えて、脳卒中が引き起こす電気活動の広がりを遅らせることで、将来の治療が浮腫を防ぐ可能性があると付け加えた。これらの電気的嵐は、脳卒中後の数日間脳に集中し続け、発生するたびに浮腫を引き起こします。
虚血性脳卒中で見られる有害な電気的活動の波は、「ほぼすべての傷害」と協調して現れるとも、メストレは述べた。新しい研究は、そのような関係は「純粋に推測的」のままであるものの、脳内および周囲の出血、外傷性脳損傷、さらには片頭痛さえある状態で、リンパ系が役割を果たす可能性があることを示唆しています。メストレ氏によると、いつの日か、このリンパ系は急性脳損傷を治療するためのまったく新しい戦略を医師に提供する可能性があるという。
