수면은 뇌의 독소와 대사산물을 정화합니다

Nature Neuroscience에 발표된 최근 연구에 따르면 마취 및 수면 중에 뇌 청소율이 감소하는 것으로 나타났습니다.

수면은 취약한 비활동 상태입니다. 이 취약점의 위험을 고려하면 수면이 몇 가지 이점을 제공할 수 있다고 제안됩니다. 수면은 글림프 시스템을 통해 뇌의 독소와 대사산물을 제거한다는 가설이 있습니다. 이 가정은 중요한 의미를 갖습니다. 예를 들어 만성적인 수면 부족으로 인해 해독 능력이 저하되면 알츠하이머병이 악화될 수 있습니다.

뇌에서 독소와 대사산물이 제거되는 메커니즘과 해부학적 경로는 여전히 불분명합니다. 글림프 가설에 따르면, 동맥 박동으로 인한 정수압 구배에 의해 구동되는 기저 체액 흐름은 서파수면 중에 뇌에서 염분을 적극적으로 제거합니다. 또한, 진정제를 투여하면 제거율이 향상됩니다. 수면이 기초 유량 증가를 통해 클리어런스를 증가시키는지는 아직 알려지지 않았습니다.

이 연구에서 과학자들은 생쥐의 체액 이동과 뇌 청소율을 측정했습니다. 먼저, 형광염료인 FITC(플루오레세인 이소티오시아네이트)-덱스트란의 확산계수를 구하였다. FITC-dextran을 미상핵에 주입하고 전두엽 피질에서 형광을 측정하였다.

첫 번째 실험에서는 정상 상태를 기다리고, 소량의 직물에 염료를 표백하고, 표백되지 않은 염료가 표백된 영역으로 이동하는 속도로부터 확산 계수를 결정하는 작업이 포함되었습니다. 이 기술은 뇌의 광흡수 및 광 산란에 근접하도록 변형된 뇌 모방 아가로스 젤에서 FITC-dextran의 확산을 측정하여 검증되었습니다.

그 결과 FITC-dextran의 확산계수는 마취상태와 수면상태 사이에 차이가 없는 것으로 나타났다. 그런 다음 팀은 다양한 각성 상태에서 뇌 청소를 측정했습니다. 그들은 식염수나 마취제를 주사한 생쥐에 소량의 형광 염료 AF488을 사용했습니다. 이 염료는 실질 내에서 자유롭게 움직이며 뇌 청소율을 정확하게 정량화하는 데 도움이 될 수 있습니다. 깨어 있는 상태와 잠자는 상태도 비교했습니다.

식염수를 처리한 생쥐에서는 최고 농도에서 제거율이 70~80%였으며 이는 정상적인 제거 메커니즘이 손상되지 않았음을 나타냅니다. 그러나 마취제(펜토바르비탈, 덱스메데토미딘, 케타민-자일라진)를 사용하면 청소율이 크게 감소하는 것이 관찰되었습니다. 또한, 깨어 있는 쥐에 비해 잠자는 쥐의 청소율도 감소했습니다. 그러나 확산계수는 마취상태와 수면상태 사이에 큰 차이가 없었다.

아. AF488을 CPu에 주입한 후 3~5시간 후에 뇌를 냉동하고 60μm 두께의 절편으로 냉동절편했습니다. 각 섹션의 평균 형광 강도는 형광 현미경을 사용하여 측정되었습니다. 그런 다음 4개 조각 그룹의 평균 강도 값을 평균화했습니다.

ㄴ. 평균 형광 강도는 보충 그림 1에 제시된 교정 데이터를 사용하여 농도로 변환되었으며 깨어 있는 상태(검은색), 수면(파란색) 및 KET-XYL 마취(빨간색) 상태에 대한 주입 지점으로부터 전후 거리에 대해 플롯되었습니다. 위 - 3시간 후 데이터입니다. 아래 - 5시간 후 데이터. 선은 데이터에 대한 가우스 적합을 나타내고 오류 포락선은 95% 신뢰 구간을 나타냅니다. KET-XYL 마취 중(3시간에 P

ㄷ. 3시간(상단 3줄) 및 5시간(하단 3줄)에 AF488 주사 부위로부터 다양한 거리(전후방)에 있는 뇌 단면의 대표 이미지. 각 행은 세 가지 기상 상태(깨어 있음, 수면, KET-XYL 마취)에 대한 데이터를 나타냅니다.

이 연구에서는 이전 보고와는 달리 마취 및 수면 중에 뇌 청소율이 감소하는 것으로 나타났습니다. 클리어런스는 해부학적 부위에 따라 다를 수 있지만 변동 정도는 작을 수 있습니다. 그러나 케타민-자일라진에 의한 제거 억제는 중요하고 부위와 무관했습니다.

이 연구의 저자 중 한 명인 Nicholas P. Franks는 다음과 같이 말했습니다. "연구 분야는 우리가 잠을 자는 주요 이유 중 하나로서 정화라는 개념에 너무 초점을 맞춰왔기 때문에 우리는 정반대의 결과에 매우 놀랐습니다."

결과가 세포외 공간에서 자유롭게 이동하는 소량의 염료에 관한 것이라는 점에 주목하는 것이 특히 중요합니다. 더 큰 분자는 다른 행동을 나타낼 수 있습니다. 또한, 수면과 마취가 뇌 정리에 영향을 미치는 정확한 메커니즘은 아직 불분명합니다. 그러나 이러한 발견은 수면의 주요 기능이 뇌에서 독소를 제거하는 것이라는 생각에 도전합니다.