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“你脑子装的全是垃圾”,这可不是在骂人,而是确凿的事实。
人脑在正常运行时会产生很多代谢垃圾,如果不能及时清理,长期堆积可能会导致神经系统疾病。
2012年,科学家首次发现了脑中负责清除垃圾的管道结构,并将其命名为“类淋巴系统”。颈部淋巴管(cLV),就是大脑废物清除系统的重要组成部分。
cLV近年来引起了科学界的广泛关注。这些微小管道不仅负责从大脑中排出溶质和脑脊液(CSF),还通过其独特的流体动力学特性,在维持中枢神经系统健康中发挥着不可替代的作用。
然而,尽管其重要性不言而喻,cLV的体内流体动力学特性却鲜有研究。
近期,罗切斯特大学(University of Rochester)Douglas H. Kelley教授联合类淋巴系统的发现者Maiken Nedergaard教授发现了维修的关键部位,并找到了一种潜在方法。该研究在Nature Aging上发表。
研究团队利用双光子光学成像技术(2P-OPTIC),首次在体内实时追踪了CSF示踪剂,深入揭示了浅层和深层cLV的流动特性。
研究指出,cLV的流动主要依赖于淋巴管壁的内在泵送机制,即管壁平滑肌的规律性收缩。淋巴管内壁的平滑肌细胞就相当于一个个微型泵,它们一个接一个地排列在一起,具有防止回流的单向阀门,驱动着“脏”脑脊液向一个方向流动。
在体观察和测量脑脊液在颈部淋巴管流动
尤为引人注目的是,研究还发现老年小鼠的cLV收缩频率和流速显著下降,这与平滑肌肌动蛋白表达的减少密切相关。这一衰老相关的变化,直接导致了大脑清除有害废物能力的减弱,进而可能增加罹患阿尔茨海默氏症、帕金森氏症等神经系统疾病的风险。
为了应对这一挑战,研究人员探索了恢复cLV功能的可能性,并成功利用了一种名为前列腺素F2α的药物。这种在临床获批的药物能帮助子宫平滑肌收缩的作用,已被用于催产、引产和人工流产。
F2α通过增强平滑肌的收缩力,有效提升了老年小鼠cLV的收缩频率和脑脊液流速,几乎恢复到年轻小鼠的水平。实验证明,随着颈部淋巴管的“疏通”,老年小鼠脑中堆积的有毒蛋白等得以加速清除。
作者指出,cLV作为脑脊液引流的重要调节剂,其功能的恢复对于改善衰老过程中的大脑清除能力至关重要。
老年小鼠颈部淋巴管的平滑肌细胞中肌动蛋白覆盖率降低,收缩能力下降,液体流速变慢
其实,Nedergaard博士及同事早在2012年就首次揭示了大脑独特的淋巴系统,这一系统利用CSF作为媒介,清除神经元和其他脑细胞在正常活动中产生的多余蛋白质。
随着研究的深入,人们逐渐认识到这一系统在维持大脑健康中的核心地位。然而,随着年龄的增长,淋巴系统的功能逐渐衰退,为神经系统疾病的发生埋下了伏笔。
新研究通过先进的成像和颗粒追踪技术,详细描绘了CSF通过cLV离开大脑的路线,并揭示了淋巴管网络如何通过微型泵的作用将废物输送到肾脏进行处理。
未来,研究人员计划进一步探索前列腺素F2α等药物在治疗相关疾病中的潜力,并考虑将其与其他干预措施相结合,以形成更为有效的治疗方案。同时,他们也将继续深入研究cLV的生理和病理机制,以期为更多神经系统疾病的预防和治疗提供新的思路和方法。
论文链接:
https://www.nature.com/articles/s43587-024-00691-3
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