Các tế bào trong cơ thể chúng ta liên tục vận động để duy trì các chức năng sống cho cơ thể. Trong quá trình đó, chúng cũng không ngừng sản sinh ra các chất thải – mà nếu không được dọn dẹp thường xuyên sẽ gây hại cho cơ thể. Hệ bạch huyết sẽ có vai trò dọn dẹp và loại bỏ chất thải, chất lỏng dư thừa trong khoảng trống các tế bào (gọi là không gian kẽ).

Tuy nhiên, hệ thống thần kinh trung ương (CNS – central nervous system), bao gồm não và tủy sống, không có bất kỳ mạch bạch huyết thực sự nào. Thay vào đó, não bộ của chúng ta được dọn dẹp nhờ vào một hệ thống “giả bạch huyết” đặc biệt có tên gọi là glymphatic.

Bài viết này, chúng tôi sẽ phân tích sâu hơn để giúp độc giả hiểu rõ về cơ chế vận hành cũng như các yếu tố có thể ảnh hưởng tới hệ thống glymphatic.

Hệ thống glymphatic và vai trò quan trọng của dịch não tủy (CSF – cerebrospinal fluid)

Thuật ngữ “glymphatic” được đặt ra bởi Maiken Nedergaard, một nhà thần kinh học người Đan Mạch, người đã khám phá ra hệ thống này. Tên này liên quan đến các tế bào thần kinh đệm, rất quan trọng đối với hệ thống loại bỏ chất thải này.

Não bộ là một trong những cơ quan đòi hỏi nhiều năng lượng nhất trong cơ thể. Tuy nhiên, sự hiện diện của hàng rào máu não hạn chế dòng siêu lọc huyết tương từ giường vi mạch, chất này ở mô ngoại biên giúp loại bỏ chất thải.

Mô não cũng thiếu các mao mạch bạch huyết truyền thống để thiết lập sự chuyển động định hướng của chất lỏng và loại bỏ chất thải. Thay vào đó, não sử dụng một mạng lưới gọi là hệ thống glymphatic để hỗ trợ dòng dịch não tủy (CSF) liên tục chảy vào, “rửa sạch” các chất thải sinh ra từ quá trình trao đổi chất.

CSF là một chất lỏng trong suốt bao quanh CNS, cung cấp cho nó sự bảo vệ cơ học và miễn dịch, cùng nhiều chức năng khác. Để làm sạch não bộ, chúng ta cần tới một loại tế bào thần kinh đệm rất quan trọng được gọi là astroglia.

Các thụ thể, được gọi là kênh aquaporin-4 (AQP4), nằm trên các tế bào này cho phép dịch não tủy (CSF) di chuyển vào hệ thần kinh trung ương, thiết lập dòng điện đẩy chất lỏng qua hệ thống.

Hệ thống glymphatic, chạy song song với các mạch máu não, cũng khai thác nhịp đập của máu để giúp mọi thứ chuyển động. Khi các mạch máu giãn nở nhịp nhàng, chúng thúc đẩy quá trình trao đổi các hợp chất giữa không gian kẽ và dịch não tủy.

Hệ thống glymphatic cũng kết nối với hệ thống bạch huyết của phần còn lại của cơ thể ở màng cứng, một màng mô liên kết dày bao phủ hệ thần kinh trung ương.

Tầm quan trọng của giấc ngủ đối với hoạt động của hệ thống glymphatic

Hầu hết các sinh vật đều có trạng thái giống như ngủ, trong đó não thể hiện các mô hình hoạt động và xử lý giác quan khác nhau cơ bản so với trạng thái thức. Tuy nhiên, mục đích sinh học thần kinh của giấc ngủ từ lâu đã lảng tránh các nhà khoa học. Việc phát hiện ra cơ chế vận chuyển dịch não tủy của hệ thống glymphatic trong khi ngủ có thể mang lại câu trả lời.

Sau khám phá của mình, Nedergaard đã thực hiện một loạt thí nghiệm trên chuột để hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động của hệ thống này và thời điểm nó hoạt động mạnh nhất. Đặc biệt, nhóm nghiên cứu tập trung vào giấc ngủ và bệnh Alzheimer.

Nedergaard và nhóm của cô phát hiện ra rằng hệ thống này hoạt động mạnh nhất khi động vật ngủ. Các phương pháp quét não cho thấy thể tích không gian kẽ trong não bộ tăng 60% khi chuột đang ngủ.

Sự gia tăng thể tích này cũng thúc đẩy quá trình trao đổi CSF và dịch kẽ, đẩy nhanh quá trình loại bỏ beta-amyloid và tau nội sinh – một trong những nguyên nhân gây ra bệnh Alzheimer.

Những hiểu biết này chứng minh rằng việc thúc đẩy chức năng của hệ glymphatic có thể là một vai trò quan trọng của giấc ngủ; để loại bỏ chất thải và duy trì cân bằng nội môi não.

Giấc ngủ là một chức năng được bảo tồn về mặt tiến hóa. Do đó, nếu mục đích của giấc ngủ là sử dụng hệ thống glymphatic để loại bỏ chất thải, thì cấu trúc glymphatic cũng sẽ phải được bảo tồn về mặt tiến hóa. Thật vậy, các khoang quanh mạch máu và bằng chứng về dòng glymphatic đã được tìm thấy ở chuột nhắt, chuột cống, lợn, các loài linh trưởng và cả con người.

Mặc dù vậy, việc hệ thống này hoạt động cụ thể ra sao khi chúng ta ngủ vẫn là một câu hỏi lớn.

Não có hoạt động điện rất đặc trưng trong khi ngủ. Nói rộng ra, giấc ngủ bao gồm cả giấc ngủ chuyển động mắt nhanh (REM) và giấc ngủ không REM (NREM). Ở người, các sóng não chậm trong giai đoạn NREM thúc đẩy sự thay đổi thể tích máu huyết động làm tăng chuyển động của dịch não tủy trong não.

Tuy nhiên, các sóng não hỗn loạn ở giai đoạn REM hay lúc thức dường như lại làm chậm hoặc ngừng hoạt động của hệ thống glymphatic. Giả thiết đưa ra là có thể hệ thống “tắt” khi thức để tránh sự lan tỏa của chất dẫn truyền thần kinh kích thích glutamate ra bên ngoài khớp thần kinh – vùng truyền tín hiệu hoạt động của tế bào thần kinh – điều này sẽ làm ảnh hưởng đến độ chính xác của chức năng mạch não cần thiết để xử lý thông tin cao hơn.

Hệ thống glymphatic và bệnh tật

Hệ thống glymphatic có liên quan đến nhiều loại bệnh thần kinh, từ đột quỵ và chấn thương sọ não đến bệnh Alzheimer và chứng mất trí nhớ.

Bệnh Parkinson

Bệnh Parkinson là một tình trạng khác đặc trưng bởi sự tích tụ protein trong não. Trong trường hợp này, protein là alpha-synuclein.

Điều này khiến một số nhà nghiên cứu tự hỏi liệu hệ thống glymphatic có liên quan đến vấn đề này hay không.

Trong bệnh Parkinson, có sự gián đoạn trong đường dẫn truyền dopamine của não. Những con đường này đóng vai trò quan trọng trong chu kỳ ngủ-thức và nhịp sinh học; do đó, những người mắc bệnh Parkinson thường bị rối loạn giấc ngủ.

Một bài đánh giá được công bố trên tạp chí Neuroscience & Biobehavioral Reviews đề xuất rằng giấc ngủ bị gián đoạn có thể cản trở quá trình loại bỏ các mảnh vụn, bao gồm cả alpha-synuclein, giúp nó tích tụ trong não.

Chấn thương sọ não

Bệnh não chấn thương mãn tính là kết quả của những tác động lớn và liên tục vào đầu. Các triệu chứng có thể bao gồm mất trí nhớ, thay đổi tâm trạng, lú lẫn và suy giảm nhận thức.

Một số nhà nghiên cứu tin rằng sự gián đoạn hệ thống glymphatic do chấn thương não có thể làm tăng nguy cơ phát triển bệnh não chấn thương mãn tính.

Các tác giả của bài đánh giá viết rằng, sau một chấn thương sọ não, “Khó khăn trong việc bắt đầu và duy trì giấc ngủ là một trong những triệu chứng được báo cáo phổ biến nhất”.

Như chúng ta đã thấy, điều này cản trở quá trình thanh lọc glymphatic của protein khỏi khoảng kẽ trong khi ngủ.

Đồng thời, những loại tổn thương này có thể gây ra sự di chuyển của các kênh aquaporin-4 – những thụ thể quan trọng trên astroglia rất quan trọng cho quá trình thanh lọc glymphatic – vào vị trí cản trở việc loại bỏ các protein rác khỏi không gian kẽ.

Các tác giả tin rằng sự gián đoạn của hệ thống này có thể “cung cấp một liên kết trong chuỗi giải thích kết nối [chấn thương sọ não] lặp đi lặp lại với tình trạng thoái hóa thần kinh sau này”.

Bệnh tiểu đường

Ngoài vai trò có thể có trong các tình trạng thần kinh, một số nhà nghiên cứu đã điều tra xem sự rối loạn trong hệ thống glymphatic có thể liên quan đến các triệu chứng nhận thức của bệnh tiểu đường như thế nào.

Các nhà khoa học đã chỉ ra rằng bệnh tiểu đường có thể tác động đến một loạt các chức năng nhận thức, cả ở giai đoạn đầu của bệnh tiến triển và về sau.

Một số nhà nghiên cứu đang hỏi liệu hệ thống glymphatic có liên quan ở đây hay không. Một nghiên cứu được thực hiện trên chuột đã sử dụng phương pháp quét MRI để hình dung chuyển động của CSF ở vùng hồi hải mã, một phần não liên quan đến việc hình thành ký ức mới, cùng với các nhiệm vụ khác.

Các nhà khoa học phát hiện ra rằng ở những con chuột mắc bệnh tiểu đường loại 2, độ thanh thải CSF “bị chậm lại gấp ba lần”. Họ cũng tìm thấy mối tương quan giữa sự thiếu hụt nhận thức và sự suy giảm hệ thống bạch huyết – nếu bộ não không được dọn sạch, hiển nhiên kỹ năng tư duy sẽ bị cản trở.

>> Tìm hiểu thêm: Mối liên hệ giữa lượng đường tiêu thụ và bệnh Alzheimer

Quá trình lão hóa

Khi chúng ta già đi, sự suy giảm nhận thức ở một mức độ nhất định là điều gần như không thể tránh khỏi. Có rất nhiều yếu tố liên quan và một số nhà khoa học tin rằng hệ thống glymphatic có thể đóng một vai trò nào đó.

Một nghiên cứu được công bố vào năm 2014 đã điều tra hiệu quả của hệ thống glymphatic của chuột khi chúng già đi; các tác giả nhận thấy “sự suy giảm đáng kể về hiệu quả”.

Trong một bài đánh giá về hệ thống glymphatic và vai trò của nó đối với bệnh tật và lão hóa, các tác giả viết rằng hoạt động giảm sút trong hệ thống khi chúng ta già đi có thể “góp phần tích tụ các protein bị sai lệch và tăng phospho”, làm tăng nguy cơ mắc các bệnh thoái hóa thần kinh và có lẽ , làm trầm trọng thêm tình trạng rối loạn nhận thức.

Chúng ta vẫn biết tương đối ít về hệ thống glymphatic. Tuy nhiên, vì nó làm sạch cơ quan nhạy cảm và phức tạp nhất của chúng ta nên nó có thể ảnh hưởng đến sức khỏe tổng thể của chúng ta ở một mức độ không hề nhỏ.

Hệ thống glymphatic có thể không chứa câu trả lời cho tất cả các câu hỏi của chúng ta về các bệnh thoái hóa thần kinh và hơn thế nữa, nhưng nó có thể nắm giữ chìa khóa cho một số quan điểm mới thú vị.

Theo dõi trang Fanpage của chúng tôi để biết thêm thông tin về cách bạn có thể đạt được giấc ngủ ngon mỗi đêm, đồng thời bạn cũng có thể tham gia trò chuyện và nhận tư vấn miễn phí từ đội ngũ dược sĩ của A&C Pharma.

Nguồn tham khảo: Medical News Today, Current Biology