| 原創編譯
最近，垃圾分類已經成了熱點話題，但實行這一舉措的最終目的還是為了保護我們賴以生存的地球環境。同樣，大腦為了維持健康，也專門有一套自己的“垃圾清除系統”，即glymphatic（類淋巴）系統。它有很多功能，而且很多疾病也都與它相關。但是，由大腦和脊髓組成的中樞神經系統(CNS)并不存在真正的淋巴管。
由于CNS是高度活躍的，所以廢物可以迅速積累。CNS對周圍環境的波動也非常敏感，所以身體需要以某種方式清除細胞垃圾，這就是glymphatic系統發揮作用的時候。
在這種基于大腦的垃圾處理系統被發現以前，科學家們認為每個細胞都能處理自己的代謝廢物。只是隨著我們的年齡增長，細胞系統超載或變慢，細胞間的代謝垃圾和有害物就會積聚，其中就包括與阿爾茨海默癥相關的β-淀粉樣蛋白。
星形膠質細胞
“glymphatic”是由發現該系統的丹麥神經科學家Maiken Nedergaard命名的。該名稱參考了膠質（glial）細胞，膠質細胞對大腦的垃圾清除系統至關重要。
與神經元相比，膠質細胞的覆蓋范圍相對較小，盡管它們在大腦中的數量也一樣多。它們一度被認為是比較低級的支持細胞，但現在科學家們已經認識到它的重要性。
神經膠質將神經元隔離并保護起來，還為其提供營養。它們在免疫系統和glymphatic系統中發揮著作用。
一種名為星形神經膠質細胞的膠質細胞尤其重要。這些細胞上的水通道蛋白-4受體使腦脊髓液(CSF)可以進入CNS，從而建立一個將液體在神經系統中分流的通道。
CSF是包圍在CNS周圍的透明液體，為神經系統提供免疫保護。與動脈平行的glymphatic系統也利用血液循環的脈動來維持活動。隨著血管有節奏地擴張，它們會驅動間隙和CSF之間的化合物交換。
glymphatic系統在硬腦膜處與身體其他部分的淋巴系統連接，硬腦膜是覆蓋CNS的一層厚厚的結締組織膜。
睡眠的重要性
在取得這項發現之后，來自美國羅切斯特大學醫學中心的Maiken Nedergaard進行了一系列小鼠實驗，以更好地理解該系統是如何工作的，以及它在什么時候最活躍。該研究團隊重點關注睡眠與阿爾茨海默癥。
Nedergaard和她的團隊發現，glymphatic系統在動物睡眠期間是最活躍的。當小鼠睡覺時，間隙的體積增加了60%。同時，這也促進了CSF和間質液之間的交換，加速了淀粉樣蛋白的清除。
他們總結道：“睡眠的恢復功能可能是增強清除清醒狀態下積聚在CNS中潛在神經毒性廢物的結果。”
這項早期的研究引發了一波新的研究浪潮，該團隊最近一項研究揭示了高血壓對glymphatic系統功能的影響。研究結果近日已發表在《JNeurosci》上。
隨著時間推移，高血壓會使血管失去彈性，變得越發僵硬。由于動脈壁有規律的脈動驅動著glymphatic系統，硬化則阻礙了其功能。
利用高血壓小鼠模型，該研究團隊發現，高血壓引起的動脈硬化確實干擾了垃圾處理系統的工作方式，阻止了該系統有效清理大腦中的大分子，如β-淀粉樣蛋白。這一發現可能有助于解釋為什么高血壓、認知衰退與癡呆癥之間存在聯系。
帕金森
帕金森癥是另一種與大腦中蛋白質積聚為特征的疾病，該蛋白質是α-突觸核蛋白。一些研究人員也因此懷疑其是否也涉及glymphatic系統。
在帕金森病中，大腦的多巴胺通路受到干擾。這些通路在睡眠-覺醒周期和晝夜節律中起著重要作用。因此，帕金森患者經常出現睡眠紊亂的情況。
近日發表在《Neuroscience & Biobehavioral Reviews》上的一篇綜述認為，睡眠紊亂會阻礙glymphatic系統的功能，從而促進了大腦中包括α-突觸核蛋白在內的有害物質積聚。
腦外傷
慢性創傷性腦病是由于頭部反復遭受打擊所導致的。該疾病過去被稱為“punch-drunk（被打得頭暈眼花）”綜合癥，因為它通常發生在拳擊手身上。癥狀包括記憶損失、情緒變化、困惑和認知能力下降。
有些研究人員認為，腦外傷引起的glymphatic系統紊亂可能會增加罹患慢性創傷性腦病的風險。
這篇綜述的作者寫道，在遭受創傷性腦損傷后，睡眠開始困難且持續是最常見的癥狀，直接影響glymphatic系統在睡眠期間清理間隙蛋白的能力。
同時，這些類型的損傷會導致水通道蛋白-4的重新定位，進入阻礙從間質中去除垃圾蛋白的位置。
該研究作者認為，glymphatic系統的紊亂或許可以解釋為什么反復性腦損傷會與后來的神經變性有關。
糖尿病
除了可能在神經系統疾病中發揮作用外，一些研究人員還認為glymphatic系統紊亂可能與糖尿病的認知癥狀有關。
有研究已證明，糖尿病會影響一系列的認知功能，無論是在疾病進展的早期階段，還是在疾病的進一步發展中。
一些研究人員提出疑問，這是否也涉及到glymphatic系統。一項對小鼠進行核磁共振成像的研究掃描了海馬中CSF的移動發現，在2型糖尿病小鼠中，CSF的清除速度減慢了3倍。他們還發現認知缺陷和glymphatic系統受損之間存在關聯，如果大腦中的廢物沒有被清理，思維能力就會受到影響。
衰老
隨著年齡增長，一定程度的認知衰退是不可避免的。這涉及的因素很多，一些科學家認為glymphatic系統在發揮作用。
2014年一項研究關注小鼠在衰老過程中glymphatic系統的工作效率。研究結果顯示，glymphatic系統隨著小鼠衰老工作效率急劇下降。
在一篇關于glymphatic系統及其對疾病和衰老影響的綜述中，研究人員寫道，隨著年齡的增長，glymphatic系統活動減少可能導致錯誤折疊蛋白和過度磷酸化的蛋白質積累，從而增加神經退行性疾病的風險，也許會還會加劇認知功能障礙。
我們對glymphatic系統的了解還不夠。然而，因為能清理大腦這個最敏感最復雜的器官，它似乎會在某種程度上會影響我們的整體健康。
神秘的glymphatic系統可能無法解答關于神經退行性疾病的所有問題，但它將會是一些新觀點的關鍵。
參考文獻：
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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