人类的大脑是如何排出液体的

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一项关于最近发现的大脑淋巴系统的新研究，可能会为各种脑部疾病以及液体引流可能发挥的作用提供新的线索。

拉什大学

12月14日消息

 拉什大学（Rush University）的新研究正在改变目前对大脑的理解，揭示了有关用稳定的液体流清洗大脑中的液体和废物的结构的新知识。

这个系统被称为大脑的淋巴系统（液体如何从大脑流出并流入细管中），它帮助脑废液的循环和清除。

该研究由医学博士 Rupal Mehta 领导，她是拉什大学病理学系和拉什阿尔茨海默病中心（RUSH Alzheimer’s Disease Center，RADC）的医师兼科学家和副教授。

与目前的医学文献不同的是，这项研究表明， 液体会逸出人脑，并排入周围外部组织层的通道中。在保护大脑的外叶状覆盖层中有三层薄薄的脑膜组织。

这一发现近日在线发表在《实验医学杂志》（Journal of Experimental Medicine）上。对这一未知区域的新研究可能有助于为各种脑部疾病及其可能发挥的作用提供可能的新线索。

研究于2022年12月5日发表在《Journal of Experimental Medicine》（最新影响因子：17.579）杂志上

Mehta 说：“在这项研究中，我们将蛛网膜颗粒（Arachnoid granulation，AG）描述为连接大脑管道系统和邻近淋巴通道的出口，蛛网膜颗粒是大脑内层覆盖的小蘑菇状的外囊。”

“当离开大脑时，液体和碎片被带到蛛网膜颗粒中。因此，蛛网膜颗粒可以告诉我们很多关于大脑中发生了什么，以及大脑是如何运作和自我净化的。未来对蛛网膜颗粒的研究可能有助于解释一系列脑部疾病，并带来新的治疗方法。”

研究人员发现，相当大比例的蛛网膜颗粒位于颅骨和淋巴管或细管的边缘，而不是像以前的医学文献所认为的那样位于大脑的大静脉。医学文献将蛛网膜颗粒描述为大脑表面的结构，它被动地只流入称为硬脑膜静脉窦的大脑大静脉。

在人们广泛认识到大脑有淋巴系统之前，没有理由质疑蛛网膜颗粒结构。但随着该领域最近的其他发现，Mehta 和 RADC 团队决定自己进行调查。

作者分析了多个脑标本中的 400 多个颗粒。使用各种显微镜和组织制备技术，他们使用最先进的方法检查了脆弱的组织。

近年来，科学家们描述了类淋巴系统（glymphatic system），一种在大脑内清除毒素的液体冲洗系统。结合最近发现的存在于大脑外膜的淋巴管，这个系统将有害物质从大脑中排出。

这种类淋巴系统已被证明从大脑中携带脑废物，沿着颅骨和颈部区域的淋巴结，在那里毒素被免疫系统清除。

现在有几项研究表明，这种脑引流系统在一系列疾病中起着重要作用。然而，在人体中，流体出口或类淋巴-淋巴连接区域一直是一个谜。

在这项新研究中，作者 Trishna Shah 和同事们使用带有特殊染色和 MRI 技术的高分辨率显微镜来表征不同年龄人群中这些蛛网膜颗粒各个部分的形状和排列。

作者发现，颗粒的内部框架由胶原蛋白条组成，形成一个精致的海绵状网格或筛子，并包含不同类型的免疫细胞。颗粒的外囊也被发现穿孔。

这些发现不同于历史和现代教科书中公布的内容。此外，颗粒的结构表明，液体和免疫物质通过海绵状组织渗透到大脑覆盖物的另一侧，也就是淋巴管和颅骨所在的地方。

“这些结构似乎就像一个过滤器，可以捕获大脑废物和免疫细胞。它们具有外周淋巴结的几个形态学特征，” Mehta 说，“研究结果表明，人脑具有完善的内置机制来过滤和清除大脑废物。”

这项研究表明，这些微小的结构是如何被忽视的，但 Mehta 说，几十年前还没有广泛使用的特殊高分辨率显微镜帮助人们对这些结构进行可视化。到目前为止，还没有使用更新的显微镜进行详细的分析。蛛网膜颗粒的功能尚未被科学家和医生完全了解。

高分辨率下的蛛网膜颗粒

数百年来，它们一直被认为是被动组织，而大脑覆盖物被认为是膜结合的密封件。在此之前，蛛网膜颗粒中含有免疫因子或与覆盖组织中的间隙进行通信，这一点没有得到充分认识。

“大脑的这个区域很少被分析，在大脑解剖检查中也被忽视了，”合著者兼 RADC 主任 Julie Schneider 说，“考虑到蛛网膜颗粒经历了显著的衰老变化，它可能在阿尔茨海默病等脑部疾病中发挥作用。”

除了这些部分意想不到的位置、形状和排列外，作者还发现蛛网膜颗粒含量有可区分的年龄相关变化。这些观察很重要，因为它们可能填补了医生和科学家对大脑衰老和大脑免疫系统独特的里里外外所知的重要空白。

此外，这些发现可能对与衰老相关的疾病有重要意义，如卒中、创伤和各种形式的失智。作者希望这一发现能为患有神经系统疾病的患者带来新的见解。Mehta 说，在未来的研究中，RADC 团队将研究阿尔茨海默病患者大脑中蛛网膜颗粒恶化和淀粉样蛋白积聚之间的关系。

创立于1972年的拉什大学

参考文献

Source：Rush University Medical Center

Research Shows How the Human Brain Drains Fluid

Reference：

Shah T, Leurgans SE, Mehta RI, Yang J, Galloway CA, de Mesy Bentley KL, Schneider JA, Mehta RI. Arachnoid granulations are lymphatic conduits that communicate with bone marrow and dura-arachnoid stroma. J Exp Med. 2023 Feb 6;220(2):e20220618. doi: 10.1084/jem.20220618. Epub 2022 Dec 5. PMID: 36469302; PMCID: PMC9728136.

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