Science:大脑垃圾可能是诱发阿兹海默症的关键病因

2013-06-30 19:51 · 醉清风

美国科学家提出:当大脑无法及时清除脑部“垃圾”时,人类就容易患上一些神经系统疾病。而人为地控制大脑的废物处理系统,有可能对治疗阿兹海默症等疾病有很大帮助。该研究报告被刊登在6月28日的《科学》杂志上。

“基本上所有的神经退行性疾病都与细胞废物的积累有关,” 文章作者、美国罗彻斯特大学医学中心(URMC)的Maiken Nedergaard博士说。“了解并找到清除大脑有毒废物的有效方法,可以为治疗这类疾病指明新的道路。”

人类机体就像一个堡垒,围绕在它周围的是一个能有效控制分子进出的复杂系统网络,它保护着我们的大脑。这道“血液-大脑屏障”概念的第一次出现是在19世纪后期,但直到最近,科学家们才渐渐地开始了解这些机制的功能和动态特征。这个负责清除脑部垃圾的复合网络被称为“脑部类淋巴系统(glymphatic system)”,这一概念是去年8月由URMC科学家在Science Translational Medicine杂志上首次提出的。

“人体垃圾”的清除是一项是由淋巴系统负责的重要生物学功能。虽然淋巴系统存在于大多数身体器官和血管网络,但它却无法延伸到大脑。因此,大脑如何清除自身垃圾也一直困扰着研究人员。有些科学家甚至推测,这些细胞活动的副产物是被大脑细胞吸收了。

脑部类淋巴系统长期以来未被人们所认知的原因之一就是人们无法在大脑组织样品中检测到它,直到可以监测到大脑深处的日常活动的双光子显微技术被应用到研究当中,这一问题才得以解决。利用这种技术观察与人类大脑非常相似的小鼠大脑,Nedergaard和她的同事们发现了负责将废物冲洗出大脑的管道系统。

大脑被蛛网膜包围,沐浴在脑脊髓液(CSF)中。脑脊液通过与血液输送相同的途径流入大脑内部。这样的并行结构类似于一个管中管,里面的管道运输血液,外围管道运输脑脊髓液。脑脊髓液通过由星形胶质所控制的系统管道被运输到大脑组织。脑部类淋巴(glymphatic)便是神经胶质(glia)和淋巴(lymphatic)的合成词。

脑脊髓液快速地流经脑组织,携带着多余的蛋白和废物沿着脊柱向下转移到淋巴系统,最后再转移到肝脏被分解。

脑部类淋巴系统的发现解开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,这对于治疗神经系统疾病将有深远的影响。

阿兹海默症的特点之一就是β-淀粉样蛋白在大脑中的过量积累。事实上,这些蛋白质在不断积累,当密度达到一定程度时,积累物质便可以被扫描到。科学地解释脑部类淋巴系统在机体中所发挥的作用以及它为何无法清除β-淀粉样蛋白,可以为许多疾病的治疗提供新的方案。例如,我们也许可以人为控制脑部淋巴系统的关键成员例如星形胶质细胞来加速废物的清除。

Nedergaard说:“大脑不洁净带来的疾病,可能是由于脑部类淋巴系统活动减缓而无法及时排出废物。这个理念使我们以一个新的方式来思考神经系统疾病。”这也是改变神经系统疾病治疗现状的一个新的目标。