MOŽDANI UDAR: nova studija otkriva ulogu cirkadijalnog ritma u oporavku mozga

Svake godine milijuni ljudi prežive moždani udar, ali oporavak često traje dugo nakon što je prošla neposredna medicinska hitnost.

Znanstvenici sve više otkrivaju da čimbenici koji nisu bili vezani uz početnu ozljedu mozga - uključujući san, unutarnji tjelesni sat i vlastiti sustav čišćenja mozga - mogu igrati važnu ulogu u određivanju koliko dobro mozak zacjeljuje.

Sada istraživači s Medicinskog fakulteta Sveučilišta Rochester izvještavaju da jačanje prirodnih dnevnih ritmova tijela može pomoći u ubrzavanju oporavka nakon moždanog udara.

Studija sugerira da bi jačanje cirkadijalnih ritmova, 24-satnih bioloških ciklusa koji reguliraju san i mnoge druge tjelesne funkcije, moglo poboljšati sposobnost mozga da čisti otpad i smanji dugotrajnu upalu. 

Istraživanje objavljeno u časopisu Journal of Clinical Investigation otkrilo je da tretmani osmišljeni za jačanje cirkadijalnih ritmova poboljšavaju oporavak u mišjim modelima moždanog udara. Koristi su bile povezane s poboljšanom funkcijom glimfatičkog sustava, nedavno otkrivene mreže koja pomaže u ispiranju otpadnih produkata iz mozga, kao i nižim razinama upalnih molekula koje mogu trajati dugo nakon početne ozljede.

 Istraživanje se nadovezuje na više od desetljeća rada koji je vodila neuroznanstvenica Maiken Nedergaard, dr. med., doktorica medicinskih znanosti s Medicinskog fakulteta Sveučilišta Rochester, čiji je tim otkrio glimfatički sustav 2012. godine.

Glimfatički sustav je mreža kanala koje čine glija stanice, smještenih duž moždanih krvnih žila, koja predstavlja vlastiti sustav mozga za uklanjanje metaboličkog otpada. Kasnije studije pokazale su da je glimfatička aktivnost najjača tijekom spavanja i važna je za održavanje zdravlja mozga.

Proširujući te nalaze, neuroznanstvenica dr. sc. Lauren Hablitz, pomogla je pokazati da glimfatičku funkciju regulira ne samo san već i cirkadijalni ritmovi, redovite promjene u psihičkom i fizičkom stanju koje se događaju unutar 24 sata (unutarnji tjelesni sat).

U značajnoj studiji iz 2020. godine, Hablitz, Nedergaard i kolege pokazali su da glimfatička aktivnost slijedi dnevne obrasce čak i kada san nije čimbenik, uspostavljajući izravnu vezu između biologije cirkadijalnih ritmova i sustava za čišćenje otpada u mozgu.
 

„Rasprava o oporavku od moždanog udara zapravo počinje idejom da moždani udar nije samo vaskularni događaj, već i poremećaj vremena“, rekao je Hablitz, glavni autor nove studije.

Znanstvenici već dugo primjećuju da moždani udar slijedi predvidljive dnevne obrasce. Češće se javlja ujutro i često je najteži pri kraju ciklusa spavanja.

Mnoge osobe koje su preživjele moždani udar također doživljavaju poremećaj u rasporedu spavanja i buđenja, što je povezano s lošijim oporavkom, depresijom i smanjenom kvalitetom života.

„To nas je navelo da postavimo jednostavno pitanje“, rekao je Hablitz. „Ako je 'tjelesni sat' poremećen nakon moždanog udara, možemo li poboljšati oporavak jačanjem biološkog sata?“
 

U zdravom mozgu, glimfatički sustav pomiče cerebrospinalnu tekućinu duž krvnih žila i kroz moždano tkivo, dostavljajući hranjive tvari dok uklanja otpadne produkte i upalne signalne molekule.

Prethodna istraživanja su pokazala da ovaj sustav postaje manje učinkovit nakon moždanog udara, što potencijalno smanjuje sposobnost mozga da uklanja štetne molekule tijekom oporavka.

Tradicionalno, istraživanje moždanog udara usredotočilo se na identificiranje štetnih oblika upale i pronalaženje načina za njihovo suzbijanje.

Hablitz i njezini kolege sugeriraju da i poremećeno uklanjanje otpada također može igrati važnu ulogu.

„Mislimo da dio problema može biti neuspjeh čišćenja“, rekla je. „Ako sustav odgovoran za čišćenje signalnih molekula ne radi ispravno, sve se nakuplja.“

Prema ovom modelu, moždani udar oštećuje ne samo moždano tkivo već i putove odgovorne za uklanjanje upalnih signalnih molekula. Kako se te molekule nakupljaju, mogu doprinijeti kontinuiranom oštećenju i sporijem oporavku.
 

Kako bi utvrdili može li vraćanje cirkadijalnog ritma poboljšati oporavak, istraživači su testirali nekoliko pristupa za koje se zna da utječu na unutarnji sat tijela, uključujući kontroliranu izloženost svjetlosti, melatonin, lijek koji cilja na sat pod nazivom KL001 i vremenski ograničeno hranjenje.

Tim je prvo pokazao da svaka metoda poboljšava glimfatičku funkciju kod zdravih životinja. Zatim su procijenili dvije najperspektivnije intervencije - KL001 i vremenski ograničeno hranjenje - na mišjim modelima moždanog udara.

Liječenje je započelo tri dana nakon moždanog udara, daleko izvan ograničenog vremenskog okvira u kojem su lijekovi za razbijanje ugrušaka i drugi hitni tretmani učinkoviti.

Čak i s tom odgodom, miševi koji su primili bilo koju intervenciju iskusili su bolji motorički oporavak, manje moždane lezije, poboljšani glimfatički protok i nižu razinu upalnih citokina.

„Svi citokini kretali su se u istom smjeru“, rekao je Hablitz. „To sugerira da možda ne ciljamo jedan specifičan upalni put. Umjesto toga, možda pomažemo mozgu da učinkovitije čisti upalne signalne molekule.“
 

Budući da je vremenski ograničeno hranjenje dalo neke od najjačih rezultata, nalazi bi mogli imati praktičnu važnost za rehabilitaciju moždanog udara.

Ovaj pristup se već proučava za stanja poput pretilosti, dijabetesa i kardiovaskularnih bolesti.

„Jedan od uzbudljivih aspekata ovog rada jest to što proučavamo intervencije koje bi se potencijalno mogle primijeniti ne samo u bolnici već i kod kuće“, rekla je Hablitz.
 

Istraživači naglašavaju da su rezultati trenutačno ograničeni na studije na životinjama. Stoga je potrebno više istraživanja kako bi se bolje razumjelo kako cirkadijalni ritmovi, glimfatička funkcija i upala međusobno djeluju nakon moždanog udara.

Budući rad ispitat će doprinosi li poboljšani glimfatički protok izravno oporavku i mogu li se terapije temeljene na cirkadijalnim ritmovima unaprijediti u klinička ispitivanja. 

U širem smislu, nalazi odražavaju rastući stav u neuroznanosti da su san, cirkadijalni ritmovi i kretanje tekućine kroz mozak ključni za cjelokupno zdravlje mozga. Boljim razumijevanjem načina na koji unutarnji sat tijela regulira glimfatički sustav, istraživači se nadaju razviti nove tretmane ne samo za oporavak od moždanog udara, već i za druga neurološka stanja koja uključuju upalu i oštećeno uklanjanje otpada.

 „Razumijevanje kako cirkadijalna regulacija oblikuje funkcionalnu sposobnost glimfatičkog sustava (glimfatički klirens) pomoći će nam da razvijemo ciljanije terapije“, rekla je Hablitz. „U konačnici, naš je cilj pronaći načine za poboljšanje sposobnosti mozga da čisti otpad, smanji upalu i oporavi se nakon ozljede.“