Учёные из Медицинского центра Университета Рочестера выяснили, что укрепление естественных суточных ритмов организма для улучшения сна может помочь мозгу восстанавливаться после инсульта. Работа указывает на возможный новый способ поддержки очистки мозга от отходов и улучшения восстановления спустя долгое время после первичного повреждения.
Исследование, опубликованное в Journal of Clinical Investigation, показало, что вмешательства, направленные на усиление циркадных ритмов (внутренних суточных циклов), улучшали восстановление на моделях инсульта у мышей. Эти улучшения сопровождались более активной работой глимфатической системы — сети мозга по выведению отходов, — а также снижением уровня воспалительных молекул, которые могут сохраняться после инсульта.
Полученные результаты опираются на более чем десятилетнюю работу под руководством нейробиолога Медицинского центра Университета Рочестера Майкен Недергорд. Её лаборатория открыла глимфатическую систему в 2012 году. Эта система продвигает спинномозговую жидкость через мозг, помогая удалять продукты жизнедеятельности и другой мусор. Последующие исследования показали, что глимфатическая активность особенно сильна во время сна и играет важную роль в поддержании здоровья мозга.
Нейробиолог Лорен Хаблитц позднее помогла доказать, что на глимфатическую активность влияет не только сон, но и циркадные ритмы — внутренние 24-часовые часы организма. В знаковом исследовании 2020 года Хаблитц, Недергорд и их коллеги продемонстрировали, что глимфатическая функция следует суточным циклам даже независимо от сна, установив прямую связь между циркадной биологией и системой очистки мозга.
«Разговор о восстановлении после инсульта действительно начинается с идеи, что инсульт — это не просто сосудистое событие, но и нарушение временны́х процессов», — сказала Хаблитц, ведущий автор новой работы. Учёные давно знают, что инсульты следуют определённым суточным закономерностям: они чаще случаются утром и нередко бывают тяжелее ближе к концу периода сна. После инсульта у многих пациентов также нарушается цикл сна и бодрствования. Эти нарушения связывают с худшим восстановлением, депрессией и снижением качества жизни. «Это заставило нас задать простой вопрос, — сказала Хаблитц. — Если после инсульта временны́е процессы нарушены, можем ли мы улучшить восстановление, укрепив биологические часы?»
В здоровом мозге глимфатическая система переносит спинномозговую жидкость вдоль кровеносных сосудов и через ткань мозга. Этот процесс доставляет питательные вещества и помогает удалять продукты жизнедеятельности и воспалительные сигналы. Более ранние исследования показали, что после инсульта глимфатическая функция нарушается. Это нарушение может снижать способность мозга очищать вредные молекулы, накапливающиеся во время восстановления. Традиционно исследования инсульта были сосредоточены на разделении полезного и вредного воспаления и поиске способов подавления damaging-форм. Хаблитц и её коллеги предполагают, что другая часть проблемы может заключаться в том, что мозг перестаёт эффективно очищать воспалительные сигналы. «Мы думаем, что часть проблемы может быть в сбое очистки, — сказала она. — Если система, отвечающая за удаление сигнальных молекул, работает неправильно, всё накапливается». Согласно этой модели, инсульт повреждает как ткань мозга, так и пути, отвечающие за удаление воспалительных сигналов. По мере накопления этих молекул они могут способствовать дальнейшему повреждению и замедлять восстановление.
Чтобы проверить, могут ли более сильные циркадные ритмы улучшить восстановление, исследователи изучили несколько вмешательств, влияющих на внутренние часы организма. Среди них были дозированное воздействие светом, мелатонин, препарат KL001, нацеленный на часы, и ограниченное по времени питание. Сначала команда показала, что каждое из этих вмешательств улучшает глимфатическую функцию у здоровых животных. Затем они выбрали наиболее перспективные стратегии — KL001 и ограниченное по времени питание — и проверили их на моделях инсульта у мышей. Лечение начиналось не раньше чем через три дня после инсульта, что намного позже узкого окна, используемого для тромболитических препаратов и других острых методов лечения инсульта. Даже с такой задержкой мыши, получавшие любое из вмешательств, демонстрировали лучшее восстановление двигательных функций, меньший объём поражения, улучшенный глимфатический поток и более низкий уровень воспалительных цитокинов в мозге. «Все цитокины изменились в одном направлении, — сказала Хаблитц. — Это говорит о том, что мы, возможно, не воздействуем на какой-то один конкретный воспалительный путь. Вместо этого мы, вероятно, помогаем мозгу более эффективно очищать воспалительные сигналы».
Одним из самых перспективных подходов оказалось ограниченное по времени питание — поведенческое вмешательство, которое уже изучается при ожирении, диабете, сердечно-сосудистых и других заболеваниях. Это может сделать результаты особенно актуальными для реабилитации после инсульта, поскольку такой подход в конечном итоге может быть проще применять вне специализированных медицинских учреждений. «Один из захватывающих аспектов этой работы в том, что мы изучаем вмешательства, которые потенциально можно применять не только в больницах, но и дома», — сказала Хаблитц. Исследователи подчёркивают, что пока результаты ограничены моделями на животных. Потребуются дополнительные исследования, чтобы точно определить, как циркадные ритмы, глимфатическая функция и воспаление влияют друг на друга после инсульта. Будущие работы также проверят, приводит ли улучшенный глимфатический поток напрямую к лучшему восстановлению и можно ли в конечном итоге тестировать циркадные вмешательства в клинических испытаниях. В более широком смысле исследование отражает растущее в нейробиологии мнение, что сон, циркадные ритмы и движение жидкости через мозг имеют центральное значение для здоровья мозга. Изучая, как внутренние часы мозга регулируют глимфатическую систему, исследователи надеются найти новые способы улучшить восстановление не только после инсульта, но и при других неврологических состояниях, связанных с воспалением и плохой очисткой от отходов. «Понимание того, как циркадная регуляция формирует глимфатическую очистку, поможет нам разработать более целенаправленные методы терапии, — сказала Хаблитц. — В конечном счёте наша цель — найти способы улучшить способность мозга очищать отходы, снижать воспаление и восстанавливаться после повреждения».