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。

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，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；它似乎將“干凈”和“臟” CSF 分開。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了大門。例如，研究人員指出，在炎癥和衰老過程中，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)