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大脑中也存在一个“垃圾”清理系统

信息来源:中国科学院 阅读 (1026) 2013-07-08

    表于6月27日《科学》杂志上的研究显示,美国罗彻斯特大学医疗中心的研究人员发现,大脑中也存在一个清理"垃圾"的系统,他们认为,当该系统无法正常工作时,就会引发神经紊乱疾病,比如阿尔茨海默氏症,这一发成果有望成治疗此类脑疾病的关键。
    "基本上所有的神经退行性疾病都与细胞废物的累积有关。"论文作者、罗彻斯特大学医疗中心转化神经医学中心负责人麦肯·尼德加德说,"了解并最终发现如何调节大脑的系统来清除有毒废物,可以为治疗这些疾病指明新的方向。"
    清除体内废物是由淋巴系统所执行的一个重要生物学功能。淋巴系统存在于大多数身体器官和血管中,却唯独没有延伸到大脑,因此科学家从未完全理解大脑是如何处理自身废物的。不过,人类机体就像一个堡垒,通过一个能有效控制分子进出的复杂系统网络保护着大脑。这一"血脑屏障"概念早在19世纪后期就已提出,但该机制的功能直到最近才慢慢开始为人所了解。去年8月,罗彻斯特大学医疗中心的科学家在《科学转化医学》杂志上发表文章,首次将负责清除脑部垃圾的复杂网络称为"脑部类淋巴系统".
    脑部类淋巴系统长期以来未被人们所认知,原因之一就是其无法从脑组织样本中检测到。为此,尼德加德和她的同事利用一种可监测大脑深处活动的新成像技术--双光子显微术,来观察与人类大脑非常相似的小鼠大脑,并记录下了一个广泛分布、负责将废物冲刷出大脑的管道系统。
    大脑被蛛网膜包围,浸在脑脊液中。脑脊液通过由星形神经胶质细胞所控制的管道系统流入大脑内部,脑部类淋巴(glymphatic)便是英文中神经胶质(glia)和淋巴(lymphatic)的合成词。这个并行系统类似于一个管中管,内圈管道输送血液,外围管道输送脑脊液。脑脊液快速流经脑组织,将多余的蛋白和废物一并清扫掉,然后沿脊柱向下转移到淋巴系统,废物最终进入肝脏中被分解。
    脑部类淋巴系统的发现解答了长期困扰科学界的一个谜题。了解大脑如何清除废物--这一系统在什么条件下有效,在什么条件下失效--对于治疗神经系统疾病有着深远影响。
    "像阿尔茨海默氏症这样的'大脑不洁净'疾病可能是由于脑部类淋巴系统随年龄增大而迟钝所造成的,这种理念是一个思考神经系统疾病的全新方式。"尼德加德说,"由此也给我们提出了新的目标,即有望通过提升脑部类淋巴系统的效率,最终改变这些疾病的治疗现状。"
    阿尔茨海默氏症的特点之一就是β-淀粉样蛋白在大脑中的累积。了解脑部类淋巴系统为何无法分解和清除β-淀粉样蛋白,可为该疾病的治疗提供新方案,比如,或许可通过操控类淋巴系统中的关键成员如星形神经胶质细胞,来加速废物的清除。
 
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