来源：中国生物技术网

最近，垃圾分类已经成了热点话题，但实行这一举措的最终目的还是为了保护我们赖以生存的地球环境。同样，大脑为了维持健康，也专门有一套自己的“垃圾清除系统”，即glymphatic（类淋巴）系统。它有很多功能，而且很多疾病也都与它相关。但是，由大脑和脊髓组成的中枢神经系统(CNS)并不存在真正的淋巴管。

由于CNS是高度活跃的，所以废物可以迅速积累。CNS对周围环境的波动也非常敏感，所以身体需要以某种方式清除细胞垃圾，这就是glymphatic系统发挥作用的时候。

在这种基于大脑的垃圾处理系统被发现以前，科学家们认为每个细胞都能处理自己的代谢废物。只是随着我们的年龄增长，细胞系统超载或变慢，细胞间的代谢垃圾和有害物就会积聚，其中就包括与阿尔茨海默症相关的β-淀粉样蛋白。

星形胶质细胞

“glymphatic”是由发现该系统的丹麦神经科学家Maiken Nedergaard命名的。该名称参考了胶质（glial）细胞，胶质细胞对大脑的垃圾清除系统至关重要。

与神经元相比，胶质细胞的覆盖范围相对较小，尽管它们在大脑中的数量也一样多。它们一度被认为是比较低级的支持细胞，但现在科学家们已经认识到它的重要性。

神经胶质将神经元隔离并保护起来，还为其提供营养。它们在免疫系统和glymphatic系统中发挥着作用。

一种名为星形神经胶质细胞的胶质细胞尤其重要。这些细胞上的水通道蛋白-4受体使脑脊髓液(CSF)可以进入CNS，从而建立一个将液体在神经系统中分流的通道。

CSF是包围在CNS周围的透明液体，为神经系统提供免疫保护。与动脉平行的glymphatic系统也利用血液循环的脉动来维持活动。随着血管有节奏地扩张，它们会驱动间隙和CSF之间的化合物交换。

glymphatic系统在硬脑膜处与身体其他部分的淋巴系统连接，硬脑膜是覆盖CNS的一层厚厚的结缔组织膜。

睡眠的重要性

在取得这项发现之后，来自美国罗切斯特大学医学中心的Maiken Nedergaard进行了一系列小鼠实验，以更好地理解该系统是如何工作的，以及它在什么时候最活跃。该研究团队重点关注睡眠与阿尔茨海默症。

Nedergaard和她的团队发现，glymphatic系统在动物睡眠期间是最活跃的。当小鼠睡觉时，间隙的体积增加了60%。同时，这也促进了CSF和间质液之间的交换，加速了淀粉样蛋白的清除。

他们总结道：“睡眠的恢复功能可能是增强清除清醒状态下积聚在CNS中潜在神经毒性废物的结果。”

这项早期的研究引发了一波新的研究浪潮，该团队最近一项研究揭示了高血压对glymphatic系统功能的影响。研究结果近日已发表在《JNeurosci》上。

随着时间推移，高血压会使血管失去弹性，变得越发僵硬。由于动脉壁有规律的脉动驱动着glymphatic系统，硬化则阻碍了其功能。

利用高血压小鼠模型，该研究团队发现，高血压引起的动脉硬化确实干扰了垃圾处理系统的工作方式，阻止了该系统有效清理大脑中的大分子，如β-淀粉样蛋白。这一发现可能有助于解释为什么高血压、认知衰退与痴呆症之间存在联系。

帕金森

帕金森症是另一种与大脑中蛋白质积聚为特征的疾病，该蛋白质是α-突触核蛋白。一些研究人员也因此怀疑其是否也涉及glymphatic系统。

在帕金森病中，大脑的多巴胺通路受到干扰。这些通路在睡眠-觉醒周期和昼夜节律中起着重要作用。因此，帕金森患者经常出现睡眠紊乱的情况。

近日发表在《Neuroscience & Biobehavioral Reviews》上的一篇综述认为，睡眠紊乱会阻碍glymphatic系统的功能，从而促进了大脑中包括α-突触核蛋白在内的有害物质积聚。

脑外伤

慢性创伤性脑病是由于头部反复遭受打击所导致的。该疾病过去被称为“punch-drunk（被打得头晕眼花）”综合症，因为它通常发生在拳击手身上。症状包括记忆损失、情绪变化、困惑和认知能力下降。

有些研究人员认为，脑外伤引起的glymphatic系统紊乱可能会增加罹患慢性创伤性脑病的风险。

这篇综述的作者写道，在遭受创伤性脑损伤后，睡眠开始困难且持续是最常见的症状，直接影响glymphatic系统在睡眠期间清理间隙蛋白的能力。

同时，这些类型的损伤会导致水通道蛋白-4的重新定位，进入阻碍从间质中去除垃圾蛋白的位置。

该研究作者认为，glymphatic系统的紊乱或许可以解释为什么反复性脑损伤会与后来的神经变性有关。

糖尿病

除了可能在神经系统疾病中发挥作用外，一些研究人员还认为glymphatic系统紊乱可能与糖尿病的认知症状有关。

有研究已证明，糖尿病会影响一系列的认知功能，无论是在疾病进展的早期阶段，还是在疾病的进一步发展中。

一些研究人员提出疑问，这是否也涉及到glymphatic系统。一项对小鼠进行核磁共振成像的研究扫描了海马中CSF的移动发现，在2型糖尿病小鼠中，CSF的清除速度减慢了3倍。他们还发现认知缺陷和glymphatic系统受损之间存在关联，如果大脑中的废物没有被清理，思维能力就会受到影响。

衰老

随着年龄增长，一定程度的认知衰退是不可避免的。这涉及的因素很多，一些科学家认为glymphatic系统在发挥作用。

2014年一项研究关注小鼠在衰老过程中glymphatic系统的工作效率。研究结果显示，glymphatic系统随着小鼠衰老工作效率急剧下降。

在一篇关于glymphatic系统及其对疾病和衰老影响的综述中，研究人员写道，随着年龄的增长，glymphatic系统活动减少可能导致错误折叠蛋白和过度磷酸化的蛋白质积累，从而增加神经退行性疾病的风险，也许会还会加剧认知功能障碍。

我们对glymphatic系统的了解还不够。然而，因为能清理大脑这个最敏感最复杂的器官，它似乎会在某种程度上会影响我们的整体健康。

神秘的glymphatic系统可能无法解答关于神经退行性疾病的所有问题，但它将会是一些新观点的关键。

参考文献：

1、Sleep Drives Metabolite Clearance from the Adult Brain

DOI: 10.1126/science.1241224

2、Establishing a framework for neuropathological correlates and glymphatic system functioning in Parkinson’s disease

DOI: 10.1016/j.neubiorev.2019.05.016

3、Diabetes and Cognitive Impairment

DOI: 10.1007/s11892-016-0775-x

4、Impairment of the glymphatic system after diabetes

DOI: 10.1177/0271678X16654702

5、Impairment of paravascular clearance pathways in the aging brain

DOI: 10.1002/ana.24271. Epub

6、Impaired Glymphatic Transport in Spontaneously Hypertensive Rats

DOI: 10.1523/JNEUROSCI.1974-18.2019

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