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大脑“排毒系统”揭晓:科学家首次在人脑发现淋巴系统

时间: 2017年10月27日 | 作者: JAMES HAMBLIN | 来源: 大西洋月刊
科学家终于在人脑中发现了淋巴管。

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一直以来,医学生接受的教育是,人类头部不存在淋巴系统。本月,美国国家神经病学和中风研究所(the U.S. National Institute of Neurological Disorders and Stroke)的研究人员的发现改变了这一传统观念。在他们公布的人脑淋巴管成像图中,这些管道第一次呈现在我们面前。

 

淋巴系统存在于人体其他部位,它将细胞产生的废物溶解在淋巴液里排出。它同时还是运输免疫细胞的导管,免疫细胞在身体中巡逻、识别入侵者,然后通过淋巴管回到淋巴结或者其他器官中。

 

既然淋巴系统如此重要,为什么我们在大脑中没有发现它们呢? 

 

小鼠中的发现

 

丹尼尔·雷希是一名主要研究脑部炎症的神经病学家,他发现免疫系统和大脑之间的联系是多发性硬化症的关键。免疫系统似乎可以调控某些神经系统疾病的发展,甚至可以成为某些神经系统疾病的成因。而中枢神经系统细胞其实也和其他代谢活跃的细胞一样,需要将产生的废物清理掉。这个发现可以帮助我们搞清楚大脑内废物的排泄方式和白细胞的循环方式,以及这些过程在疾病和衰老中所扮演的角色。

 

2015年,雷希在《自然》上发表了一项重量级研究:他在小鼠的脑部发现了淋巴系统。弗吉尼亚大学的团队当时写道,中枢神经中淋巴系统的发现,意味着神经免疫学的基本假设需要被重新审视。这项研究或将成为理解神经退行性疾病和免疫系统之间关系的突破口。

 

大约在同一时期,罗切斯特大学的研究人员在人和小鼠的脑中发现了一种被称为“类淋巴系统”的液体。研究小组称,这不仅仅是大脑中的废物清理系统,它还能为大脑运输葡萄糖、脂类、氨基酸以及神经递质。研究人员当时写道,大脑中不存在传统意义上的淋巴管,因此仍不清楚这些液体是如何与身体其他部位联系起来的。

 

雷希推测道,既然人和小鼠脑中都存在这种液体,而在小鼠脑部已经发现了淋巴管,因此人体内也很有可能存在淋巴管。经过两年的工作和极为复杂的物理计算,雷希的团队终于发现这些淋巴管。然而当雷希告诉同事他们团队的发现时,他却听到了两种截然不同的声音:“不可能,这是错的”和“好棒,我们终于得到了答案”。

 

在以往的文献中,大脑的淋巴系统也被偶尔提到。甚至在两个世纪之前,就有解剖学家马斯卡尼制作出大脑淋巴系统的模型,但这被证实存在错误。《柳叶刀》杂志在2003年写到,马斯卡尼对淋巴系统的印象过于深刻,以至于他虽然并没有看见大脑中的淋巴管,还是认定那里存在淋巴系统。

 

的确,在此之前,并没有人可以拿出大脑中存在淋巴管的决定性证据。直到2015年,弗吉尼亚大学和芬兰赫尔辛基的团队先后在小鼠中发现了淋巴管。

 

而雷希本月的发现意义同样重大,雷希的团队不仅在人脑中证明了淋巴管的存在,更详细地描述了这个系统的细节。

 

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雷希团队为我们呈现出了人类大脑内的“排污系统”  

 

大脑中的“排毒”系统

 

人脑中淋巴管一直没有被发现的原因可能是,它们被包裹在一层很厚的硬脑膜中,而且与粗大的血管交织着,而血管才是核磁共振成像的信号的主要来源。此外,雷希还补充了一条很重要也很明显的原因:“也可能根本没有人去刻意寻找它们。”

 

在此之前,关于淋巴的假设并不是说大脑从来不排泄废物。教科书中的主流观点是,大脑细胞的废物通过脑脊液(可以清洗大脑及脊髓的透明液体)带走,然后通过蛛网膜粒,进入全身血循环。雷希补充道,脑脊液同样可以从我们颅骨的一些小孔流出,这些小孔大部分位于鼻子顶部,然后被吸收入鼻粘膜淋巴系统,紧接着从这里流向颈部淋巴结。

 

而现在,第三种,也是最重要的一种脑部废物排泄途径也就呼之欲出了:通过硬脑膜中的淋巴管,将废物从脑部转移走。

 

“前两者的运输效率确实不高。” 雷希说。

而淋巴液通过怎样的途径进入这些管腔,依然是一个未解之谜。还有很多问题也在提醒着我们,距离完全理解神经疾病,甚至只是神经系统的日常功能,依然还有很长的路要走。

 

脑部淋巴系统与疾病

 

但是这个途径对生命和健康确实是至关重要的。2013年发表在《科学》上的一项研究就发现,类淋巴系统在小鼠睡眠时活跃度会提高两倍。而在阿尔茨海默病和其他一些神经疾病患者中,睡眠障碍是一个普遍存在的现象,所以大脑废物清除不充分可能与这些疾病有关,甚至可能引发疾病。2016年,同样在小鼠身上的试验证实了,类淋巴系统功能的缺失很大程度上导致了与阿尔茨海默相关的淀粉样蛋白的积累。

 

今年早些时候的一项研究表明,人体ω-3脂肪酸的摄入量可以改变其类淋巴系统的活性。这些前期研究的结果共同表明,营养与睡眠和神经系统疾病有着密切的关系。可以预见,优化这个类淋巴系统可能会是未来神经健康的中心主题。

 

“如果这次的发现是正确的,则说明在类淋巴系统和淋巴系统之间存在着联系,” 雷希道,“而这很有可能是脑脊液的重要功能之一。”

 

科学家会对这些很感兴趣,因为这不但体现了未来工作的巨大潜力,也反映了我们依然对颅骨内的结构知之甚少。但抛开学术不谈,这对千百万患有与免疫有关的神经疾病的人群来说有什么意义呢?

 

雷希对此显得十分谨慎,他不想过多承诺这项研究的意义,因为他还需要花时间去解决那些身患多发性硬化症,迫切等待突破的人的问题。

 

“现在只是弄明白了这些管腔的存在。但我们还无法证明他们参与了任何一种疾病的进程,”他用一种科学家惯有的谨慎的措辞说道,“但我们有理由相信它们确实参与了。”

 

撰文 JAMES HAMBLIN

翻译 王超

审校 王妍琳

 

原文链接:

https://www.theatlantic.com/health/archive/2017/10/scientists-somehow-just-discovered-a-new-system-of-vessels-in-our-brains/542037/


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