Hjärnans reningssystem är igång när vi sover

Neuroforskare Maiken Nedergaards forskning har ökat vår kunskap om hur hjärnan gör sig av med uttjänta proteiner, det vill säga skadliga slaggprodukter, under det att vi sover.

Eric K. Fernströms stiftelses Stora Nordiska Pris – ett av de största medicinska priserna i Skandinavien – gick 2018 till neuroforskaren Maiken Nedergaard, verksam vid Köpenhamns universitet och University of Rochester. Hon har upptäckt och utforskat hur hjärnan gör sig av med skadliga produkter med hjälp av ett eget reningsverk, det glymfatiska systemet, en kunskap som har betydelse bland annat när det gäller neurodegenerativa sjukdomar.

Neuroforskare Maiken Nedergaard.

Maiken Nedergaard, tilldelas priset på en miljon kronor ”för sin revolutionerande upptäckt av hjärnans eget reningsverk, det glymfatiska systemet. Hennes upptäckt och utforskning av detta har ökat vår förståelse för hur hjärnan under sömn gör sig av med skadliga produkter och därmed skyddar hjärnan från sjukdom”. Maiken Nedergaards forskning har ökat vår kunskap om hur hjärnan gör sig av med uttjänta proteiner, det vill säga skadliga slaggprodukter, under det att vi sover. Systemet skyddar hjärnan från sjukdomar och kallas det glymfatiska systemet. Maiken Nedergaard liknar det vid en tvättmaskin.

– All biologisk aktivitet orsakar avfall, det är fundamentalt, säger Maiken Nedergaard, professor i neurologi som idag är verksam vid Köpenhamns universitet och University of Rochester.

Flera gram proteiner ska städas bort – dagligen
Detta gäller även kroppens organ, där gamla, skadade eller farliga celler och delar av celler transporteras iväg med hjälp av ett finmaskigt lymfsystem, vilket mynnar ut i blodomloppet. Hos hjärnan, som varje dag skulle behöva rensa ut ungefär 7 gram av skadliga proteiner, finns inget sådant lymfsystem. Därför har man trott att hjärnan tar hand om sitt eget avfall och återvinner det. Men Maiken Nedergaard, som under sin läkarutbildning även börjat forska på hjärnan, tyckte inte att teorin stämde.

– Det verkade inte som en bra design att de skadliga avfallsprodukterna dagligen skulle behöva återvinnas av hjärncellerna, medan andra organ bara kunde dumpa sitt avfall i lymfkärlen. Vi vet att flera av de här proteinerna, bland annat amyloid och tau, är involverade i neurodegenerativa sjukdomar. Vi undrade därför om hjärnan innehöll något som fungerade som lymfkärl, men som var uppbyggt på ett annat sätt. Ungefär som när man plockar isär en legobyggnad försökte vi med hjälp av de olika beståndsdelarna i hjärnan se om vi med hjälp av dem kunde få ihop ett annat reningsverk.

Igång när vi sover
Blodkärlen i hjärnan omges av något som kallas perivaskulära rummet. Det liknar en munkformad tunnel och byggs upp av omgivande gliaceller, som formar den yttre väggen. Maiken Nedergaards forskning visade att genom detta utrymme passerar cerebrospinalvätska som sköljer bort de avfallsproteiner hjärnan inte längre behöver. Hon har också visat att när vi sover vidgas utrymmet och mer vätska flödar genom tunneln och ner mot venerna för att till slut nå nacken där den mynnar ut i blodomloppet.

– På samma sätt som hjärtat pumpar runt blod i vår kropp, pumpar det även cerebrospinalvätska genom det perivaskulära rummet som byggs upp av gliacellerna i hjärnan. Det vackra med det glymfatiska systemet är att det avlägsnar alla skadliga proteiner och annat avfall, inte bara en sort, säger Maiken Nedergaard.

Upptäckten är viktig då många neurodegenerativa sjukdomar som Alzheimers, Huntingtons och Parkinsons sjukdom har gemensamt att det ansamlas skadliga proteiner i hjärnan. Sjukdomarna har också det gemensamt att det tidigt kan uppstå sömnstörningar hos patienterna.

– Vi har sett att hur vårt hjärta slår har stor påverkan på det glymfatiska systemet. När vi sover sänks hjärtslagens takt och hjärtats pumpkapacitet ökar, vilket gör att systemet fungerar optimalt. Men när vi åldras blir våra kärl stelare. Även om hjärtat klarar av att pumpa runt blod i kroppen, så är det inte tillräckligt för att kunna pumpa vätskan i hjärnan lika bra som förr. Tvättprogrammet blir inte lika effektivt, konstaterar Maiken Nedergaard.

När hon publicerade nyheten väckte det först inte så stora reaktioner. Det var först när det stod klart att systemet är i bruk enbart när vi sover som det väckte stor uppståndelse.

Hur kändes det när du insåg att din teori stämde?
– När man som forskare hittar något överraskande, antar man direkt att det måste skett ett misstag. Men sedan fortsätter man och återupprepar experimenten på olika sätt och till slut vet man att det faktiskt är korrekt. Den tillfredsställande känslan infinner sig inte när du publicerar eller berättar om fynden, den infinner sig när du till sist tror på det själv. Världen är så komplicerad, så att förstå ytterligare en del av pusslet är vad som driver forskning. Den insikten kan också få dig att se på något du redan vet i ett helt nytt perspektiv.

– Jag är oerhört tacksam för utnämningen!  Sådana här forskningspriser är viktiga, de skapar uppmärksamhet kring alla de fantastiska framsteg som görs inom forskningen, säger Maiken Nedergaard.

Tove Smeds, Lunds universitet