Malé změny hladiny sodíku v krvi mohou ovlivnit vzrušivost lidského mozku

Malé změny hladiny sodíku v krvi mohou ovlivnit vzrušivost lidského mozku

I ve zdravém rozmezí byly malé rozdíly v obsahu sodíku v krvi spojeny s měřitelnými změnami v excitabilitě mozku, což poskytlo nový pohled na to, jak jemná fyziologie může ovlivnit neuronální funkce u zdravých dospělých.

Ve studii nedávno zveřejněné v časopiseVědecké zprávyVědci zkoumali vztah mezi hladinami krevních elektrolytů a kortikální excitabilitou u zdravých dospělých. Studie porovnávala plazmatické hladiny elektrolytů a údaje o klidovém motorickém prahu (RMT) od 42 účastníků a zjistila významnou korelaci mezi hladinami sodíku v plazmě a interindividuálními rozdíly v RMT.

Zejména nižší koncentrace sodíku v normálním fyziologickém rozmezí byly spojeny se zvýšenou kortikální excitabilitou. Tyto výsledky naznačují, že přesné iontové složení lidské krve může být spojeno se stabilními neurobiologickými vlastnostmi, ačkoli data odrážejí spíše asociace než kauzální účinky.

Homeostáza elektrolytů ve funkci mozku

Moderní neurobiologický výzkum předpokládá, že mozek savců, a tedy i lidí, se spoléhá na jemnou rovnováhu nabitých iontů, zejména sodíku, vápníku a draslíku, které se pohybují dovnitř a ven z buněk a vytvářejí elektrické impulsy. Tento proces, nazývaný homeostáza elektrolytů, je extrémně důležitý, evolučně konzervovaný a přísně regulovaný.

Když je tato rovnováha vážně narušena, jako u hyponatremie, jsou následky často fyziologicky katastrofální, včetně záchvatů a jiných neurologických krizí. Předchozí výzkum stanovil zdravé limity pro koncentrace elektrolytů, které byly považovány za dostatečné pro udržení kortikální excitability, a ty jsou běžně hodnoceny pomocí nepřímých neurofyziologických měření.

Nové poznatky z variability normálního rozsahu

Nedávný výzkum zpochybňuje tento názor a naznačuje, že i malé výkyvy v koncentracích iontů mezi jednotlivci mohou ovlivnit učení, paměť a náchylnost k neurologickým onemocněním. Předchozí pokusy ověřit tyto účinky přinesly protichůdné výsledky, často kvůli malé velikosti vzorků, metodologickým omezením a nedostatečně kontrolovaným průzkumným analýzám.

Design studie a charakteristiky účastníků

Cílem této studie bylo zjistit, zda kolísání hladin elektrolytů u zdravých jedinců souvisí s rozdíly v elektrické aktivitě mozku. Analýza byla sekundárním, blíže nespecifikovaným vyhodnocením výchozích dat od 42 zdravých mladých dospělých ve věku 18 až 30 let, původně shromážděných jako součást randomizované studie zkoumající kognitivní účinky fampridinu.

Měření elektrolytů a hodnocení TMS

Byly odebrány vzorky krve pro měření plazmatických koncentrací sodíku, chloridu, draslíku, vápníku a fosfátu. Kortikální excitabilita byla hodnocena pomocí transkraniální magnetické stimulace, neinvazivní techniky, která indukuje malé elektrické proudy v mozku prostřednictvím magnetické cívky umístěné na pokožce hlavy.

Klidový motorický práh byl vypočítán stimulací oblasti motorické kůry, která ovládá svaly rukou, a úpravou intenzity stimulace, dokud nebylo dosaženo minimální síly potřebné k vyvolání svalové reakce v alespoň polovině pokusů. Nižší hodnoty RMT indikují větší kortikospinální excitabilitu, ačkoli RMT odráží kortikální i nekortikální faktory.

Sodík-specifické asociace s motorickým prahem

Analýzy odhalily statisticky robustní vztah mezi hladinami sodíku v plazmě a kortikální excitabilitou. Byla pozorována signifikantní pozitivní korelace mezi koncentrací sodíku a RMT, což naznačuje, že nižší hladiny sodíku byly spojeny s nižšími motorickými prahy, a tedy vyšší excitabilitou.

Všichni účastníci měli hladiny sodíku ve standardním klinickém referenčním rozmezí 136 až 143 mmol/l. Když byly ostatní elektrolyty zkoumány jednotlivě, nebyly pozorovány žádné významné souvislosti s RMT pro chlorid, draslík, vápník nebo fosfát.

Úprava podle věku a pohlaví tyto výsledky významně nezměnila, což podporuje robustnost asociace, ale neimplikuje příčinnou souvislost.

Interpretace, mechanismy a budoucí výzkum

Tyto výsledky poskytují předběžný důkaz, že jemné rozdíly v koncentraci sodíku v krvi, dokonce i v normálním rozmezí, jsou spojeny s rozdíly v klidovém motorickém prahu. Odhadovaná změna rovnovážného potenciálu sodíku v této oblasti je řádově jeden až dva milivolty.

Autoři navrhují, že nižší obsah extracelulárního sodíku může jemně ovlivňovat elektrofyziologii membrán ovlivněním dynamiky sodíkových kanálů nebo vodivosti tkání, a tím měnit efektivní magnetické pole během stimulace.

Budoucí studie, které zahrnují experimentální manipulaci s hladinami sodíku, individualizované modelování elektrického pole a longitudinální návrhy, jsou potřebné k určení, zda hladiny sodíku přímo ovlivňují kortikální excitabilitu.

Zdroje: