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

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）的一個聯(lián)合研究小組在《自然－通訊》（Nature Communications）上首次描述了人類大腦廢物清除系統(tǒng)的非侵入性和近實時可視化視圖。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)（也被稱為淋巴結(jié)構(gòu)）一直是這一領(lǐng)域的一個局限。

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

“這是第一個顯示活人大腦淋巴系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的完整報告，” 領(lǐng)導(dǎo)這個研究團隊的 Onder Albayram 博士說，他是MUSC病理和實驗室醫(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 對大腦中可能存在的淋巴結(jié)構(gòu)很感興趣。“淋巴清除系統(tǒng)遍布全身不同器官，”他說，“我問自己，‘為什么我們的大腦卻沒有？’”

大腦廢物清除系統(tǒng)的可視化改善，可以增強我們對健康大腦如何運作的理解。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)過來。

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組織輸送重要營養(yǎng)物質(zhì)時，它會收集病原體、受損細(xì)胞和廢物。這些液體然后流入淋巴管，通過淋巴結(jié)進行過濾，淋巴結(jié)會處理掉任何不需要的廢物。

“長期以來，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，他是這篇文章的主要作者。

“這種想法大約在10年前開始改變，在嚙齒類動物身上進行的實驗的第一份報告暗示，大腦周圍有淋巴管，與血管并列存在。但在這項研究之前，人類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懸掛在罐子里的蘋果。覆蓋在“罐子”或頭骨內(nèi)部的是一層被稱為腦膜的脆弱薄膜。一種被稱為腦脊液（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。過去十年的研究表明，這個過程更為復(fù)雜，大腦中存在專門清除廢物的淋巴管（也稱類淋巴系統(tǒng)）。

然而，在人類大腦中觀察這些淋巴管的活動存在技術(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觀察和區(qū)分大腦結(jié)構(gòu)的技術(shù)。

在這項研究中，研究人員能夠克服這一限制，使用MRI來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)含量的差異來創(chuàng)建一個對比梯度。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)。

在哺乳動物的發(fā)現(xiàn)腦膜淋巴網(wǎng)絡(luò)在過去的十年中掀開了新的一頁在我們對大腦細(xì)胞廢物管理的理解，“ MUSC 大學(xué)病理學(xué)和實驗室醫(yī)學(xué)系教授、醫(yī)學(xué)博士 Adviye Ergul  說，她不是這項研究的作者。

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

這種簡單而創(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，因為它們將大腦區(qū)域與頸部淋巴結(jié)連接起來。

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，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著我們年齡的增長而變化。它們還可以確定它們在神經(jīng)退行性疾病進展中的作用，如阿爾茨海默病和相關(guān)的失智癥。這項技術(shù)也可以用來研究隨著年齡增長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：“再想象一下瓶子里的大腦，它被纖細(xì)的淋巴管包圍著。TBI期間會發(fā)生什么？淋巴管是否受損，如何恢復(fù)？這項技術(shù)將使我們能夠開始回答這些問題�！�

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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