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一種新的非侵入性技術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2月24日消息

南卡羅萊納醫(yī)科大學（Medical University of South Carolina ，MUSC）和佛羅里達大學（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。大腦的組織結構非常密集，因此可視化處理廢物的結構（也被稱為淋巴結構）一直是這一領域的一個局限。

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)結構的完整報告，” 領導這個研究團隊的 Onder Albayram 博士說，他是MUSC病理和實驗室醫(yī)學系和神經(jīng)科學系的助理教授，也是這篇文章的資深作者。

Albayram 對大腦中可能存在的淋巴結構很感興趣。“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。

當攜帶氧氣的血液通過組織輸送重要營養(yǎng)物質時，它會收集病原體、受損細胞和廢物。這些液體然后流入淋巴管，通過淋巴結進行過濾，淋巴結會處理掉任何不需要的廢物。

“長期以來，人們一直認為大腦缺少淋巴管，”佛羅里達大學神經(jīng)放射學系教授、醫(yī)學博士 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)分大腦結構的技術。

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含量的差異來創(chuàng)建一個對比梯度。蛋白質含量低的結構顏色較暗，蛋白質含量高的結構顏色較亮，具有足夠高的分辨率，可以看清復雜的細節(jié)。

在哺乳動物的發(fā)現(xiàn)腦膜淋巴網(wǎng)絡在過去的十年中掀開了新的一頁在我們對大腦細胞廢物管理的理解，“ MUSC 大學病理學和實驗室醫(yī)學系教授、醫(yī)學博士 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，將使該領域更加深入大腦，并擴大我們對大腦淋巴系統(tǒng)的認識。”

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，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的失智癥。這項技術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）后的恢復情況。

Onder Albayram 說：“再想象一下瓶子里的大腦，它被纖細的淋巴管包圍著。TBI期間會發(fā)生什么？淋巴管是否受損，如何恢復？這項技術將使我們能夠開始回答這些問題。”

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       原文標題 : 首次看到人腦的排污系統(tǒng)是如何工作的