Vannveien til hjernen

De færreste av medisinene vi har til rådighet kan passere gjennom blodåreveggene i hjernen. Ny MR-metodikk med bruk av sporstoff i spinalvæsken, har vist oss at det finnes en annen vei inn til hjernesykdommene.

Illustrasjon
 

I motsetning til i kroppen for øvrig, er blodårene i hjernen utstyrt med tette forbindelser mellom cellene i blodåreveggen. Dette beskytter hjernen, men gjør også at mange medisiner vi kan gi som tabletter eller intravenøst, ikke slipper ut av blodet og inn i selve hjernevevet.

En annen måte vi kan gi medisiner på er inn til spinalvæsken, som omslutter hjernen og ryggmargen på alle kanter.

Geir Ringstad

NEVRORADIOLOGISK SEKSJON: Geir Ringstad er overlege i nevroradiologi og forskningsgruppeleder, OUS. Foto:OUS.

Noen dyrestudier har vist at medikamenter kun i helt beskjeden grad, kan ta seg inn i de ytterste lagene av hjernen på denne måten, men inntil nylig har det vært ukjent hvordan dette forholder seg hos mennesker.

I en forskningsstudie ga vi et MR-kontrastmiddel som sporstoff til spinalvæsken og fulgte utbredelsen av medikamentet med avbildning av hjernen over 1-2 døgn.

Det vi fant var oppsiktsvekkende.

Etter 24 timer hadde sporstoffet anriket alle områder av hjernen, nettopp på utsiden av blodårene (Ringstad, Valnes et al. 2018).

Illustrasjon

MR-bilder av hjernen i koronalplan (sett forfra) viser at sporstoffet tok seg inn i hjernen fra utsiden, og etter 24 timer hadde det tatt seg inn i alle regioner. Fargeskalaen til høyre indikerer prosentvis signaløkning på MR-bildene.

Funnet innebærer at medikamenter, i hvert fall medikamenter med egenskaper som ligner sporstoffet vi brukte, kan gis til hjernevæsken og forventes å ta seg inn i hjernen uhindret av de tette blodåreveggene.

Vi ser for oss at metodikken kan vise seg nyttig for både diagnostiske og behandlingsmessige formål.

Diagnostisk fordi kontrastmidler, som ellers holder seg på innsiden av friske blodårevegger, nå kan brukes til å oppdage hjernesykdommer på en ny måte. Behandlingsmessig fordi medisiner kan angripe sykdommene direkte, uhindret av blodåreveggen.

Medisinene ville således også kunne gis i mindre doser enn om de skulle sirkulere med blodet gjennom hele kroppen, og kanskje dermed gi færre bivirkninger.

Kontrastmidler og medisiner kunne kombineres («theranostics»), og/eller merkes med andre molekyler for målrettet å kunne oppspore sykdom, for eksempel gjennom kobling til antistoffer.

Både sikkerhet og effektivitet ved slik behandling måtte selvsagt testes ut i studier på forhånd, men metodikken kan tenkes brukt mot hos pasienter med for eksempel hjernesvulster og multippel sklerose, som nettopp er sykdommer som befinner seg på utsiden av blodåreveggene.

En ny forståelse av hjernen

Kunnskapen om at spinalvæsken kan bære med seg stoffer fra utsiden, gjennom hjernen og ut igjen, har også implikasjoner for hvordan vi bedre kan forstå visse deler av hjernens egen husholdning.

Tanken om at hjernen bekles av en tett membran på overflaten, kan altså heller erstattes med forståelsen av hjernen som en svamp nedsenket i vann, der vannet pipler gjennom et nettverk bestående av utallige mikroskopiske vannveier, én rundt hver eneste blodåre.

Blant annet anses disse vannveiene å være en rute inn til hjernen for vitamin C og folsyre, som skilles ut gjennom blodårenøster til spinalvæsken på innsiden av hjernen. Dette gjelder også melatonin, natt-og-dag-hormonet som skilles ut til spinalvæsken (og blodet) fra konglekjertelen.

Les også: Fremtidens medisin krever avansert bildediagnostikk

Videre kan man se for seg at stoffer som skilles ut i én del av hjernen, enten som følge av normal aktivitet eller sykdom, kan følge væskestrømmen langs utsiden av blodårene og påvirke områder av hjernen langt bortenfor deres opprinnelse.

Hva denne typen forbindelser mellom forskjellige områder av hjernen kan bety, innenfor vitenskapen kalt «ekstrasynaptisk volumtransmisjon», befinner seg så langt helt i det ukjente.

Samhandling mellom hjernen og immunsystemet

Så sent som i 2015 oppdaget man for første gang at et sporstoff gitt til spinalvæsken tok seg inn i det som viste seg å være ekte lymfeårer i hjernehinnene.

Det er fortsatt mangelfull forståelse av hvordan immunologiske sykdommer angriper hjernen, ikke minst fordi hjernevevet mangler egne lymfeårer.

Når vi nå vet at spinalvæsken står i forbindelse med både disse lymfeårene og samtidig hele hjernen, er det fullt tenkelig at spinalvæsken også fungerer som et transportmedium mellom lymfesystemet og hjernen.

Dette åpner opp for mange spennende nye forskningsspørsmål, og vi arbeider for tiden med å karakterisere flyten av sporstoff ut av spinalvæsken til disse lymfeårene.

Vi har tidligere vist at noe av sporstoffet havner i lymfeknuter på halsen, men hvordan molekyler og avfallsstoffer fra hjernen transporteres til disse lymfeknutene, er omstridt innenfor nevrovitenskapen.

Det glymfatiske systemet: «Hjernevask»

Da vi så at sporstoffet fant veien inn til hjernen, kunne vi med god grunn også anta at vi har avbildet det glia-lymfatiske, eller «glymfatiske» systemet hos mennesker.

Dette systemet ble beskrevet for første gang hos mus i 2012, blant annet av norske forskere, og representerer et nytt konsept for hvordan hjernen håndterer utskillelsen av giftige avfallsstoffer på utsiden av blodåreveggene. Her finner vi blant annet molekylene amyloid-beta og tau, som avleires i hjernen både ved aldring og demenssykdommer.

En drivkraft for glymfatisk bevegelse av molekyler gjennom hjernen er pulsasjonene i blodårene på hjernens overflate, noe som også understøtter at friske, elastiske blodårer er viktig for hjernehelsen.

Les også om: Kan demens forebygges?

Da vi sammenlignet demenspasienter (med voksenvannhode) og kontroller i forhold til hvor raskt sporstoffet ble utskilt, fant vi at dette var klart forsinket i demensgruppen.

Det er god grunn til å tro at sporstoffet vi ga skilles ut langs de samme rutene på utsiden av blodårene som de sykdomsfremkallende avfallsstoffene. I så fall kan man tenke seg at metodikken, som vi har kalt glymfatisk MR, eller gMR, kan brukes til å måle hjernens evne til å vaske ut disse stoffene, kanskje også før symptomer oppstår.

Vi synes det er slående at entorhinal cortex på innsiden av tinninglappen, «hjernens Roma» dit alle veier fører, og som tidligst skrumper inn ved Alzheimer`s sykdom, også er det området av hjernen vi ser i størst grad anrikes glymfatisk med sporstoff (figur), og hvor vi i en studie viste forsinket utskillelse av sporstoff hos pasienter med demens.

Hos dyr er det glymfatiske systemet klart mest aktivt under søvn, noe som har gitt støtte til hypotesen om en forbindelse mellom dårlig søvn og demenssykdommer. Vi er nå i gang med å undersøke om denne «hjernevasken» er mest aktiv under søvn også hos mennesker.

Saken er hentet fra Oslo universitetssykehus' blogg