Når forskerne bruker den nye metoden, injiseres et sporstoff (MR-kontrastmiddel) inn i nedre del av ryggmargskanalen. Etter cirka 20 minutter er sporstoffet, som «farger» cerebrospinalvæsken hvit (indikert med piler), på vei inn i hodet. (Foto: Geir Ringstad og Per Kristian Eide)
Når forskerne bruker den nye metoden, injiseres et sporstoff (MR-kontrastmiddel) inn i nedre del av ryggmargskanalen. Etter cirka 20 minutter er sporstoffet, som «farger» cerebrospinalvæsken hvit (indikert med piler), på vei inn i hodet. (Foto: Geir Ringstad og Per Kristian Eide)

Forskeren forteller

Dårlig hjernevask når vi sover kan forklare demens

FORSKEREN FORTELLER: En ny metode kan vise i hvilken grad hjernen evner å kvitte seg med giftige avfallsstoffer, kanskje også før symptomene på demens oppstår

Publisert

Opphopning av giftige avfallsstoffer i hjernen er en kjent årsak til Alzheimers sykdom. En ny MR-metode kan vise i hvilken grad hjernen evner å kvitte seg med disse stoffene, kanskje også før symptomene på demens oppstår.

Metoden er nå for første gang testet ut hos mennesker.

Vask av hjernen

Hele hjernen er omgitt av tyntflytende væske (cerebrospinalvæske) som pulserer synkront med hjerteslagene. Cerebrospinalvæskens funksjon er blant annet å beskytte hjernen mot skade og å fungere som transportmedium for elektrolytter og vitaminer.

I 2012 ble det for første gang beskrevet at hjernevæsken også har en helt sentral oppgave i «vasking» av hjernen for giftige avfallsstoffer. Forskerne viste at pulsasjonene i cerebrospinalvæsken pumper denne vandige væsken inn i hjernen langs utsiden av pulsårer og tar med seg avfallsstoffer fra rommet mellom hjernecellene og ut av hjernen.

Denne transporten av avfall ble vist å være avhengig av vannkanaler, såkalte akvaporiner, som ble oppdaget for første gang rundt tusenårsskiftet, og som det er fullt av i hjernen. Når forskerne fjernet akvaporinene hos mus, gikk utskillelsen av giftige avfallsstoffer ned. Dette er avfallsstoffer som avleires i hjernen blant annet ved Alzheimers demens.

Det glymfatiske systemet i dyrestudier

Siden vannkanalene finnes i hjernens gliaceller, og siden denne «hjernevasken» kan minne om lymfedrenasje slik den skjer ellers i kroppen, har man kalt dette for det «glymfatiske» (glia-lymfatiske) systemet.

Det glymfatiske systemet har senere vist seg å ha redusert evne til å «vaske» hjernen, blant annet som følge av normal aldring, men også etter hjerneslag og etter hodeskader. Man har derfor også foreslått at redusert glymfatisk funksjon kan forklare økt hyppighet av demens ved disse tilstandene.

Glymfatisk funksjon bedres under fysisk aktivitet og ved inntak av en moderat mengde alkohol, men særlig ved søvn. Under søvn er det vist at rommet utenfor cellene, hvor avfallsstoffene samler seg, blir vesentlig større, hvilket medfører at «hjernevasken» kan skje raskere.

Ny metode for å se «hjernevasken»

Alt dette er observasjoner fra dyrestudier. Vi har nå benyttet en ny MR-metodikk (gMR) for å undersøke om det glymfatiske systemet også kan finnes i menneskehjernen, resultatene er publisert i tidsskriftet Brain.

Ved gMR settes den en liten mengde MR-kontrastvæske inn i ryggmargskanalen via innstikk i nedre del av ryggen. Kontrastvæsken består av et molekyl med størrelse og egenskaper som gjør det velegnet til å kunne finne sin vei gjennom det glymfatiske systemet.

Når vi deretter tar MR-bilder fortløpende av hodet, kan vi følge passasjen av kontrastvæsken når den kommer opp til hodet fra ryggmargskanalen. MR-bilder ble tatt gjentatte ganger over 24 timer.

Det glymfatiske systemet hos mennesker

Det vi deretter så, var slående. I stedet for å fordele seg fritt i cerebrospinalvæsken på utsiden av hjernen, fant vi at kontrastvæsken la seg rundt de store pulsårene på overflaten, for deretter å bevege seg inn i hjernen fra disse områdene.

Først etter 24 timer fant vi spor av kontrastvæsken i alle områdene av hjernen vi målte fra, og anrikningen av hjernevevet var klart størst om morgenen på andre undersøkelsesdag, altså etter at pasientene hadde sovet.

Vi mener med dette å ha påvist at det glymfatiske systemet eksisterer også i menneskehjernen. Selv om anrikningen etter 24 timer er påfallende, trenger betydningen av søvn i denne sammenhengen å undersøkes videre i studier av mennesker.

Øverst ser du en pasient med demens (voksenvannhode) og karakteristisk funn av forstørrede hulrom på innsiden av hjernen. Ved gMR finner vi etter 24 timer sporstoff både i hjerneventriklene, på utsiden av hjernen og innad i selve hjernevevet. Tidligere trodde forskere at sporstoffet ble tatt opp i blodbanen fra utsiden av hjernen. At det også kan påvises i alle registrerte områder fra hjernen, tyder på at det glymfatiske systemet for utvasking av avfallsstoffer fra hjernen også finnes hos mennesker. Hos pasienten med demens er det forsinket utvasking av sporstoff fra hjernevæsken og hjernevevet. (Foto: Geir Ringstad og Per Kristian Eide)
Øverst ser du en pasient med demens (voksenvannhode) og karakteristisk funn av forstørrede hulrom på innsiden av hjernen. Ved gMR finner vi etter 24 timer sporstoff både i hjerneventriklene, på utsiden av hjernen og innad i selve hjernevevet. Tidligere trodde forskere at sporstoffet ble tatt opp i blodbanen fra utsiden av hjernen. At det også kan påvises i alle registrerte områder fra hjernen, tyder på at det glymfatiske systemet for utvasking av avfallsstoffer fra hjernen også finnes hos mennesker. Hos pasienten med demens er det forsinket utvasking av sporstoff fra hjernevæsken og hjernevevet. (Foto: Geir Ringstad og Per Kristian Eide)

Hjernevasken er redusert hos pasienter med demens

Den ene gruppen av pasienter som vi undersøkte, hadde diagnosen normaltrykkshydrocephalus («voksenvannhode»), som er en demenstilstand med slektskap til Alzheimers sykdom hva gjelder avleiring av giftige avfallsstoffer i hjernen.

Hos disse pasientene fant vi at den glymfatiske utskillelsen av kontraststoffet var forsinket i forhold til kontrollene. Dette indikerer derfor at giftige avfallsstoffer skilles ut langsommere fra hjernen hos pasienter med denne typen demens, og kanskje kan det samme være tilfelle hos Alzheimer-pasienter. I en oppfølgingsstudie av pasienter med voksenvannhode fant vi også tegn på redusert glymfatisk funksjon i entorhinal cortex.

Entorhinal cortex er hjernebark som sitter på innsiden av tinninglappen, og her ligger også de såkalte gittercellene, som har blitt karakterisert av nobelprisvinnerne Mai-Britt og Edvard Moser. Entorhinal cortex er viktig for blant annet prosessering av lukteimpulser og hukommelse for steder og hendelser, og substanstap i dette området er vanligvis et tidlig funn ved Alzheimers sykdom.

Det er derfor nærliggende å tenke seg at også pasienter med Alzheimers sykdom har redusert evne til å kvitte seg med giftige avfallsstoffer fra dette området. I fremtiden kunne man tenke seg at denne svikten i hjernens avfallshåndtering til og med kan påvises før symptomer på demens oppstår.

Les forskningen om hjernevask og demens

Iliff JJ, Wang M, Liao Y, Plogg BA, Peng W, Gundersen GA, et al. «A paravascular pathway facilitates CSF flow through the brain parenchyma and the clearance of interstitial solutes, including amyloid beta.» Science translational medicine, 2012 doi: 10.1126/scitranslmed.3003748

Ringstad G, Vatnehol SAS, Eide PK. «Glymphatic MRI in idiopathic normal pressure hydrocephalus.» Brain, 2017 doi: 10.1093/brain/awx191

Eide PK, Ringstad G. «Delayed clearance of cerebrospinal fluid tracer from entorhinal cortex in idiopathic normal pressure hydrocephalus: A glymphatic magnetic resonance imaging study.» Journal of cerebral blood flow and metabolism, 2018. doi: 10.1177/0271678x18760974