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作為一個高度復雜的器官,大腦每天會處理海量信息,這也讓大腦累積了大量的代謝廢物。如果這些“垃圾”不及時清除,將會引發炎癥反應和神經損傷,對注意力、認知、記憶等大腦功能造成破壞。
早在2012年,神經科學家Maiken Nedergaard揭示了一種特殊的大腦類淋巴系統。當個體進入深度睡眠狀態,腦脊液就會在特定通道內有節律地“沖刷”,代謝廢物也會隨之逐漸轉運出大腦。有研究曾發現,阿爾茨海默病(AD)的風險因素之一,β淀粉樣蛋白也能被腦脊液帶走。這也是充足、高質量睡眠對預防AD具有幫助的原因。
圖片來源:123RF
除了睡眠不足,衰老也會對大腦類淋巴系統造成負面影響,比如腦脊液流量下降、圍繞大腦的腦膜淋巴管功能衰退。當腦膜淋巴管出現問題時,腦脊液的引流就會受阻,大腦內部的“垃圾”也無法及時清理。
最近,來自圣路易斯華盛頓大學的研究團隊發現,小鼠的腦膜淋巴管受損會導致嚴重的記憶力下降。這種損傷會對大腦造成一系列的連鎖反應,比如打破神經元突觸的興奮/抑制性平衡,增加小膠質細胞的炎癥反應。
這些綜合性的變化不僅會導致記憶障礙,更可能為AD、帕金森病的發生埋下隱患。而恢復腦膜淋巴管的健康功能可以逆轉小鼠的記憶衰退,有望成為治療神經退行性疾病的一種全新干預方向。相關研究已經發表在《細胞》雜志上。
為了模擬類淋巴系統功能受損的情況,研究者通過手術阻斷了小鼠腦膜淋巴管的引流功能,隨后這些小鼠被安排參與了多項記憶任務。在“新物體識別”任務中,正常小鼠能夠記住之前見過的物體,并且對新出現的物體表現出更多的探索興趣。而實驗組小鼠則無法區分新舊物體,表現出了記憶障礙現象;在水迷宮測試中,實驗組小鼠找到隱藏平臺的時間要顯著慢于正常小鼠,并且沒有探索新空間的偏好。這說明空間記憶也有所損傷。
而造成這一現象的原因,是小鼠大腦中的興奮-抑制平衡被破壞了。正常情況下,神經元通過興奮性和抑制性信號來傳遞信息,這兩種信號的平衡對于大腦的正常功能至關重要。研究人員通過電生理實驗發現,腦膜淋巴管受損小鼠的抑制性突觸的活性顯著降低。具體來說,抑制性突觸的電流頻率減少了約20%,而興奮性突觸的活性則沒有明顯變化。這種抑制性信號的減弱可能導致了記憶障礙的發生。
▲研究示意圖(圖片來源:原始論文[1])
除了神經元本身會受影響,小膠質細胞的形態和功能會發生顯著變化。例如,小膠質細胞體積增大20%,促炎基因(如Apoe、Lyz2)和損傷相關分子表達模式顯著上調。另外,小膠質細胞還會釋放更多的白介素-6(IL-6)。實驗顯示,當IL-6與神經細胞上的受體結合時,會改變神經細胞的電活動,減少抑制性突觸的活動。
在發現這些機制后,研究團隊也找到了兩個潛在的干預方向。其中一個是通過藥物阻斷IL-6的信號,這一方式可以減輕突觸異常信號,恢復實驗組小鼠的記憶障礙;另一種則是向腦膜注射VEGF-C蛋白,這種蛋白能夠促進淋巴管的生長和修復,改善腦脊液的引流。實驗結果顯示,經過VEGF-C治療的老年小鼠,大腦皮層中抑制性突觸的活動恢復到了年輕小鼠的水平,同時在記憶測試中也表現出了明顯的改善。
研究作者指出,通過針對大腦周圍的類淋巴系統,老年小鼠的認知功能得到了改善。這為預防、延緩年齡相關的認知功能下降提供了潛在的治療策略。
參考資料:
[1] Kim et al., Meningeal lymphatics-microglia axis regulates synaptic physiology, Cell (2025), https://doi.org/10 .1016/j.cell.2025.02.022
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