Sistem limfatik memainkan peran kunci dalam pembuangan limbah dan fungsi kekebalan tubuh. Hingga tahun 2012 diperkirakan bahwa tidak ada sistem pembuangan limbah seperti itu di otak. Ternyata astrosit memfasilitasi pekerjaan ini.

Sistem limfatik memainkan peran kunci dalam tubuh membuang limbah termasuk berbagai produk limbah metabolisme, akumulasi protein larut dan kelebihan cairan interstisial. Ini terdiri dari jaringan kapiler limfatik, kelenjar dan saluran yang memindahkan getah bening, cairan bening yang diisi dengan limbah keluar dari jaringan, menyaringnya dan mengembalikan cairan ke aliran darah. Juga bagian dari sistem limfatik adalah limpa dan timus yang menghasilkan sel darah putih dan memainkan peran kunci dalam pertahanan kekebalan tubuh.

Secara misterius, seperti yang akan Anda perhatikan pada gambar di bawah ini, sistem limfatik berhenti di leher. Bagaimana dengan otak? Tentunya otak juga membutuhkan sistem pembuangan limbah agar berfungsi secara efektif. Namun, secara anatomis tidak ada pembuluh limfatik yang ditemukan dan sampai saat ini diperkirakan tidak ada sistem limfatik di otak. Sebaliknya, pembuangan limbah dianggap terjadi dengan semacam proses degradasi.

Pembersihan berbasis astrosit atau sistem glifatik

Ternyata sistem limfatik sangat ada di otak – hanya terlihat berbeda. Di otak, fungsi limfatik dilakukan oleh astrosit, jenis sel glial yang umum dalam apa yang disebut ‘sistem glymphatic’ [1]. Kaki astrosit ini melilit pembuluh darah di otak dan mengekspresikan saluran aquaporin-4 yang memungkinkan astrosit untuk memindahkan CSF ke dalam otak di sepanjang ruang perivaskular arteri dan ke ruang interstisial jaringan otak dan kemudian ke ruang perivaskular vena dan perineuronal, membersihkan zat terlarut dari neuropil ke pembuluh drainase limfatik meningeal dan serviks.

Penemuan ini pertama kali dibuat pada tahun 2012 oleh laboratorium Nedergaard dengan menyuntikkan pelacak ke CSF tikus dan mencitrakannya dengan mikroskop dua foton untuk melacak laju pergerakan dan pembersihan molekul berukuran berbeda. Molekul-molekul ini ditemukan mudah bergerak melalui ruang para-arteri dan keluar di ruang para-vena pada tingkat yang terputus 100 kali lebih cepat daripada laju difusi yang menunjukkan proses penghapusan aktif. Astrosit sebagai pemain kunci ditemukan menggunakan tikus transgenik yang kekurangan aquaporin-4 di mana pengurangan 70 persen ditemukan dalam pembersihan zat terlarut besar, seperti Amyloid-β, yang akumulasinya merupakan ciri khas utama demensia Alzheimer. Namun, ini masih menjadi bahan perdebatan.

Beberapa fitur sistem limfatik glifatik dan meningeal telah terbukti hadir pada manusia. Metode MRI kontras telah digunakan untuk menunjukkan bahwa CSF mengalir di sepanjang jalur yang sangat mirip dengan sistem glifatik yang dijelaskan pada hewan pengerat. Namun, glia pada manusia berbeda secara substansial dari glia pada hewan pengerat dalam hal ukuran dan ekspresi gen dan karakteristik fungsional tertentu. Meskipun demikian, astrosit manusia juga memiliki ekspresi aquaporin-4 terpolarisasi di kaki ujungnya. Namun, penelitian masih diperlukan untuk mengkonfirmasi apakah faktor spesifik yang mendorong aliran glymphatic pada hewan pengerat juga berlaku untuk manusia.

Aktif saat Anda tidur

Salah satu aspek kunci dari sistem glymphatic adalah bahwa ia sebagian besar aktif selama tidur [2]. Di sini pembersihan metabolit berbahaya seperti β amiloid (Aβ) meningkat dua kali lipat relatif terhadap keadaan terjaga. Selain itu, studi PET telah mengungkapkan bahwa Aβ terakumulasi di otak manusia yang sehat hanya setelah satu malam kurang tidur, menunjukkan bahwa jalur glymphatic manusia mungkin juga terutama aktif selama tidur. Amyloid B hanyalah satu metabolit dari ratusan. Kurangnya pembuangan limbah yang efektif secara umum bisa menjadi penyebab tidur malam yang buruk dan penyebab berbagai jenis disfungsi mental dan neurologis. Kita sudah lama tahu bahwa tidur penting bagi otak. Ini mungkin salah satu alasan utama mengapa. Masuk akal bahwa pembuangan limbah membutuhkan aktivitas utama otak untuk dimatikan, mungkin mirip dengan mengapa membersihkan jalanan kita dan memindahkan sampah biasanya terjadi ketika sebagian besar sedang tidur untuk menghindari lalu lintas siang hari.

Lihat posting terkait Profil Kesehatan Mental Orang yang Tidak Banyak Bergerak dan Kurang Tidur.

Sistem glymphatic dan gangguan kesehatan neurologis dan mental

Contoh yang paling baik dipelajari adalah penyakit Amyloid β dan Alzheimer. Studi PET pada manusia telah menunjukkan bahwa pembersihan CSF pelacak Aβ dan tau berkurang pada mereka yang menderita penyakit Alzheimer dibandingkan dengan kontrol yang sehat. Pengurangan pembersihan CSF juga dikaitkan dengan peningkatan konsentrasi materi abu-abu Aβ di otak manusia. Yang lain baru-baru ini mengembangkan protokol untuk mengumpulkan cairan limfatik otak dari pembuluh limfatik aferen kelenjar getah bening serviks dalam (dcLN) yang menunjukkan bahwa itu mengandung jauh lebih banyak metabolit daripada CSF [3]. Hal ini menimbulkan kemungkinan menarik dari BLF sebagai indikator sensitif kondisi patologis. Memiliki cara yang baik untuk mengukur metabolit dalam cairan limfatik otak dapat sangat berguna dalam membangun hubungan dengan dinamika otak dan hasil yang tidak teratur.

Referensi

[1] Rasmussen et al., Jalur glifatik dalam gangguan neurologis Lancet Neurol. 2018 Nov; 17(11):1016-1024.

[2] Xie L, dkk. Tidur mendorong pembersihan metabolit dari otak orang dewasa. Sains 2013; 342(6156): 373–7.

[3] He W. et al., Anatomi dan metabolom sistem limfatik di otak dalam kesehatan dan penyakit Patologi Otak 2019 Nov