Science子刊：重大进展！发现眼睛中存在清除细胞废物和碎片的类淋巴系统

正如大脑是一个特殊的器官，眼睛也是如此。眼睛常常被诗意地称为灵魂的窗户，但一组独特的研究开始以另一种方式看待眼睛。和大脑一样，眼睛也缺乏负责液体循环和废物清除的典型淋巴管，而这在外周器官中很常见。近年来，人们发现，大脑拥有一个独特的“类淋巴系统（glymphatic system）”，这是一种只有大脑才有的分子废物排出和处理系统。这种转运系统处于健康时，会将β淀粉样蛋白等神经毒性蛋白从大脑中转运出来。反之，不健康的类淋巴系统统会让β淀粉样蛋白积聚成危险的斑块。

如今，在一项新的研究中，在丹麦哥本哈根大学神经科学家Maiken Nedergaard博士和Xiaowei Wang博士的领导下，一个国际研究团队发现哺乳动物眼睛中存在类淋巴系统的证据，其中Nedergaard是大脑废物处理系统的发现者，也是创造了“类淋巴系统”这一术语的科学家。相关研究结果近期发表在Science Translational Medicine期刊上，论文标题为“An ocular glymphatic clearance system removes β-amyloid from the rodent eye”。

图片来自Science Translational Medicine, 2020

这些新的发现解释了类淋巴系统是如何维持眼睛健康的，并强调了这一重要的废物处理通路的损害（堵塞）会导致青光眼，其中青光眼是全球范围内人类失明的一个主要原因。Nedergaard将类淋巴系统定义为神经胶质细胞和淋巴细胞的混合体。神经胶质细胞是支持神经元的主要细胞成分。这种类淋巴系统替代了淋巴系统，而淋巴系统在大脑和眼睛中都不存在。

这些研究人员报道，眼睛中的类淋巴系统与大脑中的类淋巴系统的功能非常相似。此外，他们的结论是这种废物排出系统负责消除眼睛中的代谢、细胞碎片和其他碎片。

Nedergaard写道，“与颅穹窿内的大脑相似，眼睛的内部结构也被限制在一个有限的空间内，因此必须严格控制液体稳态。然而，眼睛和大脑基本上都没有传统的淋巴管，而淋巴管是清除外周组织中液体和溶质的关键。”

为了找出眼睛中是否真的存在类淋巴系统，这些研究人员将实验室小鼠作为首选的哺乳动物。通过将荧光标记的示踪剂--包括标记的人β淀粉样蛋白---注入小鼠眼睛内透明的、凝胶状的玻璃体液中，他们能够追踪通过视神经中的离散通道从眼球中移出时的毒性β淀粉样蛋白。这些蛋白的碎片最终被转运到颈部的淋巴管中。

有趣的是，这些研究人员发现这些淋巴管与处理大脑中废物的相同通路连接在一起。这一科学上的首次发现为我们了解眼睛如何清除代谢和细胞碎片打开了一扇新的窗口。该发现还为眼睛和大脑如何共享关键的通路提供了新的启示。

尽管这是一项新发现，但大脑中的废物清除系统是由Nedergaard在2012年首次确定的。这种废物清除途径涉及错综复杂的由神经胶质细胞形成的血管周围通道，其中神经胶质细胞可高效清除中枢神经系统中的可溶性代谢物。除了废物清除之外，Nedergaard及其同事们还发现这些通道还支持关键营养物和化合物---包括葡萄糖、氨基酸、生长因子和脂质---在整个大脑中的分布。

她和她的团队发现了一个很大程度上与大脑的类淋巴系统有关的夜间系统。他们在早先的研究中报道，类淋巴系统只在睡眠周期内运作，而在清醒时关闭。在五年前与罗彻斯特大学、石溪大学和纽约大学朗格尼医学中心的联合研究中，Nedergaard发现，侧睡最能促进大脑类淋巴系统的碎片清除功能。她当时指出，侧睡的姿势---左侧或右侧睡---在哺乳动物中很常见。人类、冬眠的熊、驯化的狗和猫---动物王国中的众多成员---在睡眠周期中的部分或全部时间都是侧卧。Nedergaard当时说，“有趣的是，侧睡姿势在人类和大多数动物中是最受欢迎的，甚至在野外也是如此。”

然而，在这项新的研究中，Nedergaard和她的团队发现，驱动废物从眼睛中转运出去的并不是睡眠和黑暗。相反，暴露在光线下会激活细胞和代谢废物从试验动物的眼睛中流出。

此外，这些研究人员还想了解当废物转运功能不佳时，这种类淋巴系统是如何与眼睛疾病相关联的。为了更好地了解废物转运和青光眼之间的联系，他们研究了两种不同的青光眼小鼠模型。青光眼通过损伤视神经导致失明。

尽管这些研究人员预测，较高的眼内压会更有效地将β淀粉样蛋白从眼睛里转运出来，但患有青光眼的小鼠反而保留了大量的毒性β淀粉样蛋白在眼睛里。Nedergaard和她的团队说，他们的研究结果提示着青光眼和眼睛的类淋巴系统废物排出通路功能失调之间存在着关联性。

参考资料：

1.Xiaowei Wang et al. An ocular glymphatic clearance system removes β-amyloid from the rodent eye. Science Translational Medicine, 2020, doi:10.1126/scitranslmed.aaw3210.

2.Discovery: Scientists find for the first time how the eyes drain cellular waste and debris