O sono limpa o cérebro de toxinas e metabólitos

Um estudo recente publicado na Nature Neuroscience descobriu que a depuração cerebral é reduzida durante a anestesia e o sono.

O sono é um estado de inatividade vulnerável. Dados os riscos desta vulnerabilidade, sugere-se que o sono pode trazer alguns benefícios. Foi levantada a hipótese de que o sono limpa o cérebro de toxinas e metabólitos através do sistema glinfático. Esta suposição tem implicações importantes; por exemplo, a redução da desintoxicação devido ao sono cronicamente deficiente pode piorar o Alzheimer.

Os mecanismos e vias anatômicas pelas quais as toxinas e metabólitos são eliminados do cérebro permanecem obscuros. De acordo com a hipótese glinfática, o fluxo de fluido basal, impulsionado por gradientes de pressão hidrostática das pulsações arteriais, elimina ativamente os sais do cérebro durante o sono de ondas lentas. Além disso, doses sedativas de anestésicos aumentam a depuração. Ainda não se sabe se o sono aumenta a depuração através do aumento do fluxo basal.

Neste estudo, os cientistas mediram o movimento de fluidos e a depuração cerebral em ratos. Primeiro, foi determinado o coeficiente de difusão do isotiocianato de fluoresceína (FITC)-dextrano, um corante fluorescente. FITC-dextrano foi injetado no núcleo caudado e a fluorescência foi medida no córtex frontal.

Os primeiros experimentos envolveram esperar por um estado estacionário, branquear a tinta em um pequeno volume de tecido e determinar o coeficiente de difusão a partir da velocidade de movimento da tinta não branqueada na área branqueada. A técnica foi validada medindo a difusão de FITC-dextrano em géis de agarose que imitam o cérebro e que foram modificados para aproximar a absorção óptica e a dispersão de luz do cérebro.

Os resultados mostraram que o coeficiente de difusão do FITC-dextrano não diferiu entre os estados anestésico e de sono. A equipe então mediu a limpeza cerebral em diferentes estados de vigília. Eles usaram um pequeno volume do corante fluorescente AF488 em ratos que foram injetados com solução salina ou anestésico. Este corante movia-se livremente no parênquima e poderia ajudar a quantificar com precisão a depuração cerebral. Também foram feitas comparações entre os estados de vigília e sono.

Nas concentrações máximas, a depuração foi de 70-80% em ratos tratados com solução salina, indicando que os mecanismos normais de depuração não foram prejudicados. No entanto, foram observadas reduções significativas na depuração quando foram utilizados agentes anestésicos (pentobarbital, dexmedetomidina e cetamina-xilazina). Além disso, a depuração também foi reduzida em ratos dormindo em comparação com ratos acordados. No entanto, o coeficiente de difusão não foi significativamente diferente entre as condições de anestesia e de sono.

A. 3 ou 5 horas após a injeção de AF488 na CPu, os cérebros foram congelados e criosseccionados em seções de 60 μm de espessura. A intensidade média de fluorescência de cada seção foi medida usando microscopia de fluorescência; então os valores médios de intensidade dos grupos de quatro fatias foram calculados.

B. A intensidade média de fluorescência foi convertida em concentração usando os dados de calibração apresentados na Figura Suplementar 1 e plotados contra a distância anteroposterior do ponto de injeção para os estados de vigília (preto), sono (azul) e anestesia KET-XYL (vermelho). Acima - dados após 3 horas. Abaixo - dados após 5 horas. As linhas representam ajustes gaussianos aos dados e os envelopes de erro indicam intervalos de confiança de 95%. As concentrações de 3 e 5 horas durante a anestesia com KET-XYL (P

C. Imagens representativas de seções cerebrais em diferentes distâncias (ântero-posterior) do local da injeção de AF488 em 3 horas (três linhas superiores) e 5 horas (três linhas inferiores). Cada linha representa dados para três estados de vigília (acordado, sono e anestesia com KET-XYL).

O estudo descobriu que a depuração cerebral foi reduzida durante a anestesia e o sono, contradizendo relatórios anteriores. A depuração pode variar entre diferentes locais anatômicos, mas o grau de variação pode ser pequeno. No entanto, a inibição da depuração pela cetamina-xilazina foi significativa e independente do local.

Nicholas P. Franks, um dos autores do estudo, disse: "O campo de pesquisa tem se concentrado tanto na ideia de purificação como uma das principais razões pelas quais dormimos que ficamos muito surpresos com os resultados opostos."

É especialmente importante notar que os resultados dizem respeito a um pequeno volume de corante que se move livremente no espaço extracelular. Moléculas maiores podem exibir comportamento diferente. Além disso, os mecanismos precisos pelos quais o sono e a anestesia influenciam a depuração cerebral permanecem obscuros; no entanto, essas descobertas desafiam a ideia de que a função primária do sono é limpar o cérebro de toxinas.