表于6月27日《科學》雜志上的研究顯示,美國羅徹斯特大學醫療中心的研究人員發現,大腦中也存在一個清理"垃圾"的系統,他們認為,當該系統無法正常工作時,就會引發神經紊亂疾病,比如阿爾茨海默氏癥,這一發成果有望成治療此類腦疾病的關鍵。
"基本上所有的神經退行性疾病都與細胞廢物的累積有關。"論文作者、羅徹斯特大學醫療中心轉化神經醫學中心負責人麥肯·尼德加德說,"了解并最終發現如何調節大腦的系統來清除有毒廢物,可以為治療這些疾病指明新的方向。"
清除體內廢物是由淋巴系統所執行的一個重要生物學功能。淋巴系統存在于大多數身體器官和血管中,卻唯獨沒有延伸到大腦,因此科學家從未完全理解大腦是如何處理自身廢物的。不過,人類機體就像一個堡壘,通過一個能有效控制分子進出的復雜系統網絡保護著大腦。這一"血腦屏障"概念早在19世紀后期就已提出,但該機制的功能直到最近才慢慢開始為人所了解。去年8月,羅徹斯特大學醫療中心的科學家在《科學轉化醫學》雜志上發表文章,首次將負責清除腦部垃圾的復雜網絡稱為"腦部類淋巴系統".
腦部類淋巴系統長期以來未被人們所認知,原因之一就是其無法從腦組織樣本中檢測到。為此,尼德加德和她的同事利用一種可監測大腦深處活動的新成像技術--雙光子顯微術,來觀察與人類大腦非常相似的小鼠大腦,并記錄下了一個廣泛分布、負責將廢物沖刷出大腦的管道系統。
大腦被蛛網膜包圍,浸在腦脊液中。腦脊液通過由星形神經膠質細胞所控制的管道系統流入大腦內部,腦部類淋巴(glymphatic)便是英文中神經膠質(glia)和淋巴(lymphatic)的合成詞。這個并行系統類似于一個管中管,內圈管道輸送血液,外圍管道輸送腦脊液。腦脊液快速流經腦組織,將多余的蛋白和廢物一并清掃掉,然后沿脊柱向下轉移到淋巴系統,廢物最終進入肝臟中被分解。
腦部類淋巴系統的發現解答了長期困擾科學界的一個謎題。了解大腦如何清除廢物--這一系統在什么條件下有效,在什么條件下失效--對于治療神經系統疾病有著深遠影響。
"像阿爾茨海默氏癥這樣的'大腦不潔凈'疾病可能是由于腦部類淋巴系統隨年齡增大而遲鈍所造成的,這種理念是一個思考神經系統疾病的全新方式。"尼德加德說,"由此也給我們提出了新的目標,即有望通過提升腦部類淋巴系統的效率,最終改變這些疾病的治療現狀。"
阿爾茨海默氏癥的特點之一就是β-淀粉樣蛋白在大腦中的累積。了解腦部類淋巴系統為何無法分解和清除β-淀粉樣蛋白,可為該疾病的治療提供新方案,比如,或許可通過操控類淋巴系統中的關鍵成員如星形神經膠質細胞,來加速廢物的清除。