阿尔茨海默病、帕金森病和其他神经系统疾病可视为“脏脑”疾病,即大脑难以清除有害废物。衰老是一个关键的风险因素,因为随着年龄的增长,我们大脑清除素的能力会减慢。然而,对小鼠进行的新研究表明,逆转与年龄相关的影响并恢复大脑的废物清除过程是可能的。
罗彻斯特大学哈吉姆工程与应用科学学院机械工程学教授道格拉斯凯利博士说:“这项研究表明,恢复颈部淋巴管功能可以大大挽救因年龄增长而导致的大脑废物清除速度变慢的问题。”
“此外,这项研究是利用一种已在临床上使用的药物实现的,这提供了一种潜在的治疗策略。”Kelley是这项研究的主要作者之一,该研究发表在《自然衰老》杂志上,另一位作者是医学博士、医学博士MaikenNedergaard,他是该大学转化神经医学中心的联席主任。
2012年,Nedergaard和她的同事首次描述了脑淋巴系统,这是大脑独特的废物清除过程,利用脑脊液(F)清除正常活动期间耗能神经元和其他脑细胞产生的多余蛋白质。这一发现为治疗通常与大脑中蛋白质废物积聚有关的疾病(如阿尔茨海默氏症(β淀粉样蛋白和tau)和帕金森氏症(α-突触核蛋白))的潜在新方法指明了方向。
在健康年轻的大脑中,淋巴系统能够很好地清除这些有蛋白质。然而,随着年龄的增长,该系统的功能会逐渐减慢,为这些疾病的发生埋下了伏笔。
微型泵网络将大脑中的废物抽出
一旦载满蛋白质废物,颅骨中的脑脊液就需要进入淋巴系统,最终进入肾脏,与身体的其他废物一起进行处理。这项新研究结合了先进的成像和粒子跟踪技术,首次详细描述了一半脏脑脊液通过颈部淋巴管离开大脑的路径。
除了测量脑脊液流量外,研究人员还能够观察和记录颈部淋巴管的脉动,帮助将脑脊液从大脑中抽出。
凯利说:“与拥有一个大型泵的心血管系统不同,淋巴系统中的液体是通过一个微型泵网络输送的。”这些微型泵被称为淋巴管,它们有瓣膜以防止回流,并一个接一个地串在一起形成淋巴管。
研究人员发现,随着小鼠年龄的增长,收缩频率会降低,瓣膜也会失效。因此,与年轻小鼠相比,老年小鼠大脑中脏脑脊液流出的速度要慢63%。
已知药物可重新启动脑清洁液的流动
随后,研究小组开始研究能否恢复淋巴管的功能,并确定了一种名为前列腺素F2α的药物,这是一种激素类化合物,常用于催产,已知有助于平滑肌收缩。淋巴管内衬有平滑肌细胞,当研究人员将这种药物应用于老年小鼠的颈部淋巴管时,收缩频率和脑脏脑脊液的流量均增加,恢复到年轻小鼠的效率水平。
“这些血管恰好位于皮肤表面附近,我们知道它们很重要,现在我们知道如何加速其功能,”凯利说。“我们可以想象,这种方法,或许与其他干预措施相结合,可以成为未来治疗这些疾病的基础。”