新發(fā)現(xiàn)屏蔽和監(jiān)控大腦的解剖結(jié)構(gòu)
從神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性到基本的生物功能和結(jié)構(gòu),人腦的秘密還有很多是未知的。
羅徹斯特大學(xué)
2023年1月5日消息
直到最近,神經(jīng)成像和分子生物學(xué)的進(jìn)步才使科學(xué)家能夠在以前無(wú)法達(dá)到的細(xì)節(jié)水平上研究活體大腦,解開(kāi)其中的許多謎團(tuán)。近日發(fā)表在《科學(xué)》(Science)雜志上的最新發(fā)現(xiàn)是大腦解剖學(xué)中一個(gè)以前未知的組成部分,它既可以作為保護(hù)屏障,也可以作為免疫細(xì)胞監(jiān)測(cè)大腦感染和炎癥的平臺(tái)。
研究于2023年1月5日發(fā)表在《Science》(最新影響因子:63.714)雜志上
這項(xiàng)新研究來(lái)自羅徹斯特大學(xué)(University of Rochester,U of Rochester)和哥本哈根大學(xué)(University of Copenhagen,KU)轉(zhuǎn)化神經(jīng)醫(yī)學(xué)中心的聯(lián)合主任 Maiken Nedergaard 和哥本哈根大學(xué)神經(jīng)解剖學(xué)教授、醫(yī)學(xué)博士 Kjeld M?llg?rd 的實(shí)驗(yàn)室。Nedergaard 和她的同事改變了我們對(duì)人腦基本機(jī)制的理解,并在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域取得了重大發(fā)現(xiàn),包括詳細(xì)描述了大腦中以前被忽視的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的許多關(guān)鍵功能,以及大腦獨(dú)特的廢物清除過(guò)程, 實(shí)驗(yàn)室將其命名為類淋巴系統(tǒng)(glymphatic system)。
“發(fā)現(xiàn)一種新的解剖結(jié)構(gòu)可以隔離并幫助控制大腦內(nèi)部和周圍的腦脊液 (CSF) 流動(dòng),現(xiàn)在讓我們更加了解 CSF 不僅在運(yùn)輸和清除大腦廢物方面發(fā)揮的復(fù)雜作用, 而且還支持其免疫防御,” Nedergaard 說(shuō)。
該研究的重點(diǎn)是包裹大腦的膜,它與身體的其他部分形成屏障,并使大腦沐浴在腦脊液中。對(duì)統(tǒng)稱為腦膜層的傳統(tǒng)理解,腦膜層由稱為硬腦膜、蛛網(wǎng)膜和軟腦膜的各個(gè)層組成。
美國(guó)和丹麥的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的新層進(jìn)一步將蛛網(wǎng)膜層下方的空間,即蛛網(wǎng)膜下腔,分為兩個(gè)隔間,由新描述的層隔開(kāi),研究人員將其命名為 SLYM,這是蛛網(wǎng)膜下淋巴樣膜(Subarachnoidal LYmphatic-like Membrane)的縮寫。雖然論文中的大部分研究都描述了 SLYM 在小鼠中的功能,但他們也報(bào)告了它在成年人腦中的實(shí)際存在。
在大腦中新發(fā)現(xiàn)的一種名為SLYM的膜是一種薄而緊密的屏障,似乎可以分隔“干凈”和“臟”的腦脊液,并容納免疫細(xì)胞
SLYM 是一種稱為間皮(Mesothelium)的膜,眾所周知,它排列在身體的其他器官上,包括肺和心臟。間皮細(xì)胞通常包圍和保護(hù)器官,并藏匿免疫細(xì)胞。該研究的第一作者 M?llg?rd 首先提出了中樞神經(jīng)系統(tǒng)中可能存在類似膜的想法。他的研究重點(diǎn)是發(fā)育神經(jīng)生物學(xué),以及保護(hù)大腦的屏障系統(tǒng)。
新膜非常薄且脆弱,厚度僅由一個(gè)或幾個(gè)細(xì)胞組成。然而 SLYM 是一道嚴(yán)密的屏障,只允許非常小的分子通過(guò);它似乎將“干凈”和“臟” CSF 分開(kāi)。最后一項(xiàng)觀察暗示了 SLYM 在淋巴系統(tǒng)中可能發(fā)揮的作用,該系統(tǒng)需要控制腦脊液的流動(dòng)和交換,從而允許新鮮腦脊液流入,同時(shí)從中樞神經(jīng)系統(tǒng)中清除與阿爾茨海默病和其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病相關(guān)的有毒蛋白質(zhì)。這一發(fā)現(xiàn)將幫助研究人員更準(zhǔn)確地了解類淋巴系統(tǒng)的機(jī)制,這是美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院 (NIH)BRAIN 計(jì)劃最近向羅切斯特大學(xué)轉(zhuǎn)化神經(jīng)醫(yī)學(xué)中心提供的 1,300 萬(wàn)美元贈(zèng)款的項(xiàng)目課題。
SLYM 似乎對(duì)大腦的防御也很重要。中樞神經(jīng)系統(tǒng)維持其自身的免疫細(xì)胞天然種群,膜的完整性可防止外部免疫細(xì)胞進(jìn)入。此外,SLYM 似乎擁有自己的中樞神經(jīng)系統(tǒng)免疫細(xì)胞群,這些免疫細(xì)胞使用 SLYM 在大腦表面進(jìn)行監(jiān)視,允許它們掃描通過(guò)的 CSF 以尋找感染跡象。
中樞神經(jīng)系統(tǒng)免疫細(xì)胞(此處表示表達(dá) CD45)使用 SLYM 作為靠近大腦表面的平臺(tái)來(lái)監(jiān)測(cè)腦脊液是否有感染和炎癥跡象
SLYM 的發(fā)現(xiàn)為進(jìn)一步研究其在腦部疾病中的作用打開(kāi)了大門。例如,研究人員指出,在炎癥和衰老過(guò)程中,更大、更多樣化的免疫細(xì)胞聚集在膜上。當(dāng)腦外傷期間膜破裂時(shí),腦脊液流動(dòng)中斷會(huì)損害淋巴系統(tǒng),并使非中樞神經(jīng)系統(tǒng)免疫細(xì)胞進(jìn)入大腦。
這些和類似的觀察表明,SLYM 功能異常可能引發(fā)或惡化多種疾病,如多發(fā)性硬化癥、中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染和阿爾茨海默病。他們還表明,向大腦輸送藥物和基因療法可能會(huì)受到 SLYM 功能的影響,在開(kāi)發(fā)新一代生物療法時(shí)需要考慮這一點(diǎn)。
創(chuàng)立于1850年的羅徹斯特大學(xué)
參考文獻(xiàn)
Source:University of Rochester Medical Center
Newly discovered anatomy shields and monitors brain
Reference:
Kjeld M?llg?rd et al, A mesothelium divides the subarachnoid space into functional compartments, Science (2023). DOI: 10.1126/science.a(chǎn)dc8810. www.science.org/doi/10.1126/science.a(chǎn)dc8810
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原文標(biāo)題 : 新發(fā)現(xiàn)屏蔽和監(jiān)控大腦的解剖結(jié)構(gòu)
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