PNAS：大脑的废物清除途径首次被揭示

一项新的研究首次明确地揭示了一个系统的存在，这个系统已经被理论化，可以清除人类大脑中的代谢废物。

　　

长期以来，科学家们一直认为，大脑中存在一个通路网络，可以清除代谢蛋白，否则这些代谢蛋白会积聚起来，可能导致阿尔茨海默氏症和其他形式的痴呆症。但直到现在，他们才明确地揭示了人类的这种网络。

在俄勒冈健康与科学大学进行的一项涉及5名接受脑部手术的患者的新研究首次提供了大脑内血管周围空间网络(沿着动脉和静脉充满液体的结构)的成像。

资深作者Juan Piantino医学博士说:“在此之前没有人证明过这一点。”Juan Piantino医学博士是OHSU医学院儿科学(神经学)副教授，也是OHSU papeet家庭儿科研究所神经科学部门的教员。“我自己一直对此持怀疑态度，现在仍然有很多怀疑论者不相信这一点。这就是这个发现如此引人注目的原因。”

这项研究今天发表在《美国国家科学院院刊》上。

该研究将惰性对比剂的注射与一种特殊类型的磁共振成像相结合，以识别手术后12,24和48小时脑脊液沿着大脑的不同路径流动。这项新研究明确地揭示了人类大脑中存在一个有效的废物清除系统，支持促进生活方式措施和已经开发的药物来维持和增强它。

Piantino说:“这表明脑脊液并不是随机进入大脑的，就像你把一块海绵放在一桶水里一样。”“它通过这些渠道。”

十多年前，罗切斯特大学(University of Rochester)的科学家首次提出，大脑中存在一种废物清除通路网络，类似于人体的淋巴系统(免疫系统的一部分)。这些研究人员用活老鼠大脑的实时成像证实了这一点。由于它依赖于大脑中的神经胶质细胞，他们创造了“淋巴系统”这个术语来描述它。

然而，科学家们还没有通过人体成像来证实淋巴系统的存在。

在患者中发现的通路

这项新研究调查了5名在2020年至2023年间接受神经外科手术切除脑部肿瘤的OHSU患者。在每个病例中，患者都同意通过腰椎引流管注射钆基惰性对比剂，作为正常手术切除肿瘤的一部分。示踪剂将与脑脊液一起进入大脑。

之后，每位患者在不同的时间点接受磁共振成像(MRI)，以追踪脑脊液的扩散。

图像显示，液体不是均匀地在脑组织中扩散，而是沿着路径移动——在明确界定的通道中穿过血管周围的空间。研究人员用一种称为液体衰减反转恢复(FLAIR)的特殊MRI记录了这一发现。这种类型的成像有时在脑部肿瘤切除后使用。事实证明，它还揭示了大脑中的钆示踪剂，而标准的MRI序列却没有。

“这是关键，”皮安蒂诺说。

“你实际上可以看到大脑中黑暗的血管周围空间变亮了，”共同主要作者、OHSU医学院神经外科住院医师Erin Yamamoto医学博士说。“这与罗切斯特小组在老鼠身上展示的成像非常相似。”

清除大脑中的废物

科学家们认为，这种通路网络能有效地清除大脑因能量密集型工作而产生的代谢废物。废物包括淀粉样蛋白和tau等蛋白质，在阿尔茨海默病患者的大脑图像中，它们被证明会形成团块和缠结。

新兴的研究表明，药物治疗可能有用，但对淋巴系统的关注主要集中在以生活方式为基础的改善睡眠质量的措施上，比如保持有规律的睡眠时间表，建立放松的习惯，睡前避免在卧室里看屏幕。研究人员认为，尤其是在夜间的深度睡眠中，一个功能良好的淋巴系统可以有效地将废弃蛋白质运送到离开大脑的静脉中。

“人们认为这些血管周围空间很重要，但从未得到证实，”Piantino说。“现在有了。”

作者将此归功于已故的医学博士Justin Cetas，他在离开OHSU成为母校图森亚利桑那大学健康科学中心神经外科主席之前，作为OHSU的神经外科医生发起了这项研究。他于2022年死于一场摩托车事故。