Nature解析大脑废物排泄：在大脑和周围环境之间发现了新的直接联系

在最近的一项关于大脑废物排泄系统的研究中，圣路易斯华盛顿大学的研究人员与美国国立卫生研究院(NIH)下属的国家神经疾病和中风研究所(NINDS)的研究人员合作，发现了大脑与其坚硬的保护覆盖物——硬脑膜之间的直接联系。这些连接可能使废液离开大脑，同时也使大脑暴露于免疫细胞和来自硬脑膜的其他信号。传统观点认为，大脑通过一系列保护性屏障将其与周围环境隔离开来，使其免受潜伏在环境中的危险化学物质和毒素的侵害。

　　

在最近的一项关于大脑废物排泄系统的研究中，圣路易斯华盛顿大学的研究人员与美国国立卫生研究院(NIH)下属的国家神经疾病和中风研究所(NINDS)的研究人员合作，发现了大脑与其坚硬的保护覆盖物——硬脑膜（dura mater）之间的直接联系。这些连接可能使废液离开大脑，同时也使大脑暴露于免疫细胞和来自硬脑膜的其他信号。传统观点认为，大脑通过一系列保护性屏障将其与周围环境隔离开来，使其免受潜伏在环境中的危险化学物质和毒素的侵害。

NINDS的Daniel S. Reich医学博士说，“废液从大脑进入身体，就像污水离开我们的家一样，在这项研究中，我们提出的问题是，一旦‘排水管’离开‘房子’——在这种情况下，是大脑，与体内的城市下水道系统连接起来，会发生什么。”Reich的团队与圣路易斯华盛顿大学教授Jonathan Kipnis博士的实验室合作。

Reich的实验室使用高分辨率磁共振成像(MRI)来观察人类大脑和身体淋巴系统之间的联系。与此同时，Kipnis的团队正在独立使用活细胞和其他微观脑成像技术来研究小鼠的这些系统。

研究人员使用核磁共振成像扫描了一组健康志愿者的大脑，这些志愿者注射了gadobutrol(一种磁性染料，用于观察血脑屏障的破坏或其他类型的血管损伤)。众所周知，大静脉通过蛛网膜屏障将血液带离大脑，这些在MRI扫描中清晰地观察到。随着扫描的进行，在这些大静脉周围出现了一圈染料，随着时间的推移，这些染料慢慢扩散，这表明液体可以穿过这些大静脉周围的空间，在那里它们穿过蛛网膜屏障进入硬脑膜。

这一实验室在小鼠身上做了类似的观察。他的研究小组给小鼠注射了发光分子。与核磁共振实验一样，含有这些发光分子的液体可以穿过血管经过的蛛网膜屏障。

两个实验室一起发现，当血管通过蛛网膜空间时，血管周围有一个细胞“袖带”。这些区域，他们称之为蛛网膜袖出口(ACE)点，似乎是液体，分子，甚至一些细胞可以从大脑进入硬脑膜的区域，反之亦然，而不允许两种液体完全混合。在阿尔茨海默病等疾病中，废物清除受损会导致致病蛋白质的积累。继续下水道的类比，Kipnis解释了与ACE点的可能联系:

“如果你的水槽堵塞了，你可以把水从水槽里倒掉，或者修理水龙头，但最终你需要修理排水管，在大脑中，ACE点的堵塞可能会阻止废物排出。如果我们能找到一种清除这些堵塞的方法，我们就有可能保护大脑。”

ACE点的一个含义是，它们是免疫系统可以接触并对大脑中发生的变化做出反应的区域。当实验室的小鼠被诱导患上一种疾病(免疫系统攻击它们大脑和脊髓中的髓磷脂)时，可以在ACE点周围，甚至在血管壁和袖带细胞之间看到免疫细胞;随着时间的推移，这导致ACE点本身的崩溃。当免疫细胞与ACE点直接相互作用的能力被阻断时，感染的严重程度降低。

“免疫系统使用分子来传递从大脑到硬脑膜的信息。这种交叉需要严格监管，否则会对大脑功能产生有害影响。”

Reich和他的团队还观察到参与者的年龄和ACE点的泄漏之间有一个有趣的联系。在年龄较大的参与者中，更多的染料泄漏到血管周围的液体和空间中。

“这可能表明，在衰老的过程中，ACE点会缓慢分解，这可能会导致大脑和免疫系统现在以不应该的方式相互作用。”

衰老和大脑与免疫系统之间屏障的破坏与衰老小鼠和多发性硬化症等自身免疫性疾病的观察结果相吻合。大脑和免疫系统之间的这种新发现的联系也可以帮助解释为什么随着年龄的增长，我们患神经退行性疾病的风险会增加，但需要更多的研究来证实这种联系。

这项研究得到了NINDS校内研究计划、国家老龄化研究所(AG034113、AG057496、AG078106)和治愈阿尔茨海默病基金BEE联盟的支持。