一種新的非侵入性技術(shù)提供了人類(lèi)大腦廢物清除系統(tǒng)的近實(shí)時(shí)視圖。

南卡羅萊納醫(yī)科大學(xué)2月24日消息

南卡羅萊納醫(yī)科大學(xué)（Medical University of South Carolina ，MUSC）和佛羅里達(dá)大學(xué)（University of Florida，UF）的一個(gè)聯(lián)合研究小組在《自然－通訊》（Nature Communications）上首次描述了人類(lèi)大腦廢物清除系統(tǒng)的非侵入性和近實(shí)時(shí)可視化視圖。大腦的組織結(jié)構(gòu)非常密集，因此可視化處理廢物的結(jié)構(gòu)（也被稱(chēng)為淋巴結(jié)構(gòu)）一直是這一領(lǐng)域的一個(gè)局限。

研究于2022年1月11日發(fā)表在《Nature Communications》（最新影響因子：14．919）雜志上

“這是第一個(gè)顯示活人大腦淋巴系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的完整報(bào)告，” 領(lǐng)導(dǎo)這個(gè)研究團(tuán)隊(duì)的 Onder Albayram 博士說(shuō)，他是MUSC病理和實(shí)驗(yàn)室醫(yī)學(xué)系和神經(jīng)科學(xué)系的助理教授，也是這篇文章的資深作者。

Albayram 對(duì)大腦中可能存在的淋巴結(jié)構(gòu)很感興趣�！傲馨颓宄�系統(tǒng)遍布全身不同器官，”他說(shuō)，“我問(wèn)自己，‘為什么我們的大腦卻沒(méi)有？’”

大腦廢物清除系統(tǒng)的可視化改善，可以增強(qiáng)我們對(duì)健康大腦如何運(yùn)作的理解。它還可以幫助我們了解諸如阿爾茨海默病等神經(jīng)退行性疾病的病因，以及大腦如何從創(chuàng)傷性腦損傷（TBI）中恢復(fù)過(guò)來(lái)。

Onder Albayram 博士

同等重量下，大腦是身體中代謝需求最大的部分，重約3磅，但需要總耗氧量的20％。這種代謝需求伴隨著定期處理垃圾的需要。

當(dāng)攜帶氧氣的血液通過(guò)組織輸送重要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)時(shí)，它會(huì)收集病原體、受損細(xì)胞和廢物。這些液體然后流入淋巴管，通過(guò)淋巴結(jié)進(jìn)行過(guò)濾，淋巴結(jié)會(huì)處理掉任何不需要的廢物。

“長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直認(rèn)為大腦缺少淋巴管，”佛羅里達(dá)大學(xué)神經(jīng)放射學(xué)系教授、醫(yī)學(xué)博士 Sait Albayram  說(shuō)，他是這篇文章的主要作者。

“這種想法大約在10年前開(kāi)始改變，在嚙齒類(lèi)動(dòng)物身上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的第一份報(bào)告暗示，大腦周?chē)�有淋巴管，與血管并列存在。但在這項(xiàng)研究之前，人類(lèi)大腦中存在淋巴管的證據(jù)仍然很少�！�

Sait Albayram 教授

Onder Albayram 把頭骨中的大腦比作一個(gè)懸掛在罐子里的蘋(píng)果。覆蓋在“罐子”或頭骨內(nèi)部的是一層被稱(chēng)為腦膜的脆弱薄膜。一種被稱(chēng)為腦脊液（CSF）的液體包圍著大腦。傳統(tǒng)的想法是，大腦中充滿(mǎn)廢物的液體沿著血管流入腦脊液，然后從顱骨中輸送出去，再流入靜脈。過(guò)去十年的研究表明，這個(gè)過(guò)程更為復(fù)雜，大腦中存在專(zhuān)門(mén)清除廢物的淋巴管（也稱(chēng)類(lèi)淋巴系統(tǒng)）。

然而，在人類(lèi)大腦中觀(guān)察這些淋巴管的活動(dòng)存在技術(shù)上的局限性。其中最主要的是需要使用有毒的稀土金屬釓（Gadolinium），這是一種有毒的稀土金屬，在磁共振成像（MRI）中用作造影劑，磁共振成像是一種用來(lái)觀(guān)察和區(qū)分大腦結(jié)構(gòu)的技術(shù)。

在這項(xiàng)研究中，研究人員能夠克服這一限制，使用MRI來(lái)顯示腦膜中的淋巴管，而不需要使用造影劑。相反，研究小組利用大腦自身蛋白質(zhì)含量的差異來(lái)創(chuàng)建一個(gè)對(duì)比梯度。蛋白質(zhì)含量低的結(jié)構(gòu)顏色較暗，蛋白質(zhì)含量高的結(jié)構(gòu)顏色較亮，具有足夠高的分辨率，可以看清復(fù)雜的細(xì)節(jié)。

在哺乳動(dòng)物的發(fā)現(xiàn)腦膜淋巴網(wǎng)絡(luò)在過(guò)去的十年中掀開(kāi)了新的一頁(yè)在我們對(duì)大腦細(xì)胞廢物管理的理解，“ MUSC 大學(xué)病理學(xué)和實(shí)驗(yàn)室醫(yī)學(xué)系教授、醫(yī)學(xué)博士 Adviye Ergul  說(shuō)，她不是這項(xiàng)研究的作者。

她說(shuō)：“這項(xiàng)新穎的研究通過(guò)消除注射造影劑來(lái)可視化淋巴管的需要，使它向前邁進(jìn)了一步。這是一項(xiàng)重大成就，將使該領(lǐng)域更加深入大腦，并擴(kuò)大我們對(duì)大腦淋巴系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)�！�

這種簡(jiǎn)單而創(chuàng)新的方法使研究人員能夠捕捉到清晰的淋巴管圖像，它們的蛋白質(zhì)含量高，大約是 CSF 的50倍，因?yàn)樗鼈儗⒋竽X區(qū)域與頸部淋巴結(jié)連接起來(lái)。

研究小組接著比較了老年人的大腦與年輕人的大腦有何不同，發(fā)現(xiàn)老年人的大腦垃圾清除減少。

Onder Albayram 說(shuō)，利用這種非侵入性核磁共振技術(shù)，研究人員和醫(yī)生現(xiàn)在可以實(shí)際看到健康大腦的淋巴管是什么樣子，并研究它們?nèi)绾坞S著我們年齡的增長(zhǎng)而變化。它們還可以確定它們?cè)谏窠?jīng)退行性疾病進(jìn)展中的作用，如阿爾茨海默病和相關(guān)的失智癥。這項(xiàng)技術(shù)也可以用來(lái)研究隨著年齡增長(zhǎng)大腦淋巴輸出量的增加的方法，或許還可以提供創(chuàng)傷性腦損傷（TBI）后的恢復(fù)情況。

Onder Albayram 說(shuō)：“再想象一下瓶子里的大腦，它被纖細(xì)的淋巴管包圍著。TBI期間會(huì)發(fā)生什么？淋巴管是否受損，如何恢復(fù)？這項(xiàng)技術(shù)將使我們能夠開(kāi)始回答這些問(wèn)題�！�

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       原文標(biāo)題 : 首次看到人腦的排污系統(tǒng)是如何工作的