Fluida asin kerap mengalir melalui otak untuk membersihkan toksin dan sisa, tetapi selepas strok, cecair ini membanjiri organ, lemas sel-selnya.
Bengkak di otak, yang dikenali sebagai edema cerebral, berlaku selepas angin ahmar apabila air mengalir ke dalam sel-sel otak dan ruang di sekelilingnya. Selama bertahun-tahun, saintis berpendapat cecair yang berlebihan ini berasal dari darah, tetapi bukti baru menunjukkan bahawa air itu berasal dari sumber lain sepenuhnya: cecair cerebrospinal kaya natrium yang meresap otak. Keputusan ini datang dari kedua-dua model tetikus hidup dan tisu manusia.
Penemuan, yang disiarkan pada 30 Jan dalam jurnal Sains, menunjukkan potensi rawatan untuk merendahkan bengkak di otak dan meningkatkan pemulihan pesakit selepas strok.
Mencuci kitaran yang salah
Strok berlaku apabila penyumbatan menjejakkan saluran darah ke dalam otak, atau sebuah kapal yang sama sekali pecah. Tanpa pembekalan tenaga yang mencukupi, sel-sel otak tidak dapat lagi polis yang mana zarah-zarah melepasi membran mereka. Dalam beberapa minit, neuron membengkak seperti bola pantai yang berlebihan dan mula litar pintas, mengakibatkan kerosakan dan mati. Beberapa jam kemudian, tisu ketat ditenun di dalam saluran darah di otak, penghalang darah-otak, juga mula rosak, dan seluruh organ mengambil air.
"Selama lebih dari 60 tahun, orang menganggap pengumpulan cecair ini berasal dari darah" yang bocor melalui halangan otak darah yang tercemar, kata pengetua penyelidikan Dr. Humberto Mestre, seorang doktor dan pelajar kedoktoran semasa di University of Rochester Medical Centre ( URMC) Pusat Penyelidikan Neuromedicine. Tetapi edema serebrum menetapkan lama sebelum halangan otak darah rosak, yang mengetuai Mestre dan rakan-rakannya untuk bertanya-tanya sama ada air sebenarnya berasal dari tempat lain.
"Tiada siapa yang melihat sumber-sumber bendalir ini," kata Mestre. Cecair Cerebrospinal, yang membentuk kira-kira 10% cecair yang ditemui di rongga tungkai mamalia, berdiri sebagai calon yang menjanjikan, katanya.
Di dalam otak, cecair cerebrospinal mengalir melalui sistem glymatic, rangkaian tiub yang melintas di sepanjang jalan yang diukir oleh urat dan arteri organ, menurut laporan 2015 dalam jurnal Neurochemical Research. Fluid mengalir di luar saluran darah, yang dipegang oleh "terowong berbentuk donat" sel. (Gambar panjang wayar, yang mewakili arteri, berehat di dalam hos getah, yang bertindak seperti terowong luar yang dipenuhi dengan bendalir.) Sebagai otot di sepanjang kontrak arteri, cecair cerebrospinal berdekatan ditolak sepanjang laluannya dan mengambil bahan buangan metabolik Jalan. Selain mengeluarkan sampah, sistem glymphatic juga boleh membantu mengedarkan lemak, gula dan sebatian penting lain di dalam otak.
Walaupun penting dalam otak yang sihat, selepas stroke, sistem glymphatic menjadi lebam dan mendorong permulaan edema, Mestre dan pengarangnya yang ditemui. "Cecair cerebrospinal sebenarnya adalah pendorong utama bengkak selepas strok berlaku," kata Mestre.
Menghadapi banjir
Peranan cecair cerebrospinal dalam stroke tidak pernah disangka saintis selama beberapa dekad, sebahagiannya, kerana teknologi tidak ada untuk memerhatikan strok yang berlaku dalam masa nyata, kata Mestre.
Dia dan penulisnya menggabungkan beberapa teknik untuk memerhatikan perubahan aliran bendalir pada tikus yang mengalami strok. Pasukan mengintip otak binatang menggunakan MRI dan mikroskop dua foton, yang menggunakan bahan kimia cahaya dan pendarfluor untuk tisu hidup gambar. "Pada dasarnya kita dapat imej apa cecair cerebrospinal dilakukan ketika stroke berlaku," kata Mestre. Dengan menyebarkan bendalir dengan zarah radioaktif, penyelidik juga boleh menentukan bagaimana kadar aliran berubah dari semasa ke semasa.
Dengan menggunakan kaedah ini, pasukan menentukan bahawa edema memegang otak tetikus "seawal 3 minit" selepas strok, lama sebelum halangan otak darah mula bocor, kata Mestre. Sebagai sel-sel otak sel-sel, mereka memancarkan pengirim kimia yang dikenali sebagai neurotransmitter dan kalium ke dalam ruang di luar membran mereka. Sel-sel yang berdekatan bertindak balas kepada kemasukan bahan kimia dan, pada gilirannya, litar pintas. Oleh kerana ribut elektrik ini menyerang otak, otot-otot dalam kontrak saluran darah dan membuat saku ruang di antara mereka dan sistem glymatic sekitarnya. Cecair cerebrospinal masin disedut ke dalam vakum yang terhasil, menarik molekul air bersama-sama dengannya.
"Di mana sahaja natrium terkumpul, air akan mengikutinya," kata Mestre. Pasukan ini dapat melihat permainan berikut pemimpin yang terungkap di kawasan tertentu di otak tetapi tidak dapat mengesan aliran air di seluruh organ sekaligus. Dengan menggunakan model komputer untuk mensimulasikan seluruh rangkaian glymphatic, bagaimanapun, mereka dapat meramalkan bagaimana mengecutkan saluran darah akan memacu aliran air melalui otak tikus keseluruhan selepas strok.
Untuk menyambungkan titik-titik antara tikus dan manusia, para penulis memeriksa tisu otak pesakit yang telah meninggal akibat stroke iskemik, di mana bekuan darah menghalangi pembuluh darah di otak. Tikus dan otak manusia mengumpul cecair di kawasan yang sama, iaitu kawasan di mana sistem glymatic berjalan dan mengambil buangan. Memandangkan korelasi yang kuat antara haiwan dan manusia, "penemuan ini dapat memberikan asas konseptual untuk pembangunan strategi rawatan alternatif," kata penulis.
Pasukan ini menguji salah satu daripada strategi ini pada tikus dengan menghalang saluran air pada astrocytes, sel-sel di dalam otak yang membantu air langsung melalui sistem glymatic. Tikus yang kekurangan saluran itu lebih perlahan untuk mengembangkan edema selepas strok, menunjukkan bahawa rawatan serupa dapat menunjukkan janji dalam pesakit manusia. Selain menghalang aliran air, rawatan masa depan dapat berpotensi mencegah edema dengan memperlambat penyebaran aktiviti elektrik yang disebabkan oleh stroke di otak, tambah penulis. Ribut-ribut elektrik ini terus menyerang otak selama beberapa hari selepas strok, menghasut edema setiap kali ia berlaku.
Gelombang aktiviti elektrik yang berbahaya yang dilihat pada strok iskemia juga muncul bersamaan dengan "hampir setiap kecederaan," kata Mestre. Kajian baru menunjukkan bahawa sistem glymatic mungkin memainkan peranan dalam keadaan di mana terdapat perdarahan di dalam dan di sekeliling otak, kecederaan otak traumatik dan migrain, walaupun hubungan seperti ini tetap "semata-mata spekulatif". Suatu hari, sistem glymatic boleh menawarkan doktor satu strategi baru untuk merawat kecederaan otak akut, kata Mestre.
