问题

刊登于 Nature 的中枢神经系统淋巴管的发现意味着什么?

回答
刊登于《自然》杂志上的关于中枢神经系统淋巴管的发现,绝对称得上是神经科学领域的一项里程碑式的突破。在此之前,我们对大脑和脊髓的“排污系统”一直存在着模糊的认知,普遍认为它们不像身体其他部位那样拥有发达的淋巴管网络来清除废物。这次重大的发现,不仅彻底颠覆了我们过去几十年的固有观念,更重要的是,它为理解多种神经系统疾病的发病机制、治疗策略以及我们对大脑自身运作方式的认知,打开了全新的视角。

核心发现与颠覆:一个“看不见的”系统浮出水面

多年来,神经科学家们一直致力于寻找大脑如何清除代谢产物和潜在病原体(如淀粉样蛋白、Tau蛋白等与阿尔茨海默病等退行性疾病相关的蛋白质)的机制。主流的观点是,脑脊液通过大脑实质内的血管周围间隙(perivascular spaces)循环,并在此过程中带走废物,然后这些废物最终通过静脉系统排出。然而,这个过程的效率和具体途径一直是个谜。

这次的发现,最核心的部分是在中枢神经系统脑膜(meninges)中明确鉴定出了具有功能性淋巴管的结构。简单来说,就是在覆盖大脑和脊髓的膜层中,发现了与身体其他部位淋巴系统功能相似的“管道”网络。这就像是突然在地图上发现了一个我们之前完全忽略的城市交通网络。

具体而言,研究人员通过先进的成像技术(例如,在动物模型中注入荧光示踪剂)观察到,这些淋巴管能够有效地从脑脊液中清除大分子物质,并将它们引流到脑膜处的淋巴结。这意味着,大脑并非一个孤立的“免疫豁免区”,它同样拥有一个专门的淋巴引流系统,能够主动参与清除脑内的“垃圾”和潜在的病原体。

深远意义:不仅仅是关于“清洁工”

这项发现的意义绝不仅仅是告诉我们大脑有淋巴管,它的影响是多方面的,触及了神经科学的多个核心领域:

1. 重新认识大脑的废物清除机制:
主动引流而非被动扩散: 这项发现将大脑废物清除的模式从我们之前认为的相对被动的扩散过程,转变为一个更主动、更有组织性的引流过程。淋巴管的结构和功能意味着存在一个高效的“回收站”系统。
睡眠与废物清除的联系更紧密: 已有研究表明,睡眠期间大脑的代谢废物清除效率会显著提高,这通常与脑脊液在血管周围间隙的流动增加(即“glymphatic system”)有关。现在,淋巴管的发现为这个过程增加了另一个关键的物理通道和执行者。我们可以设想,淋巴管在睡眠期间可能扮演着更重要的“清扫”角色,将更多废物迅速有效地导出大脑。
解释“脑脊液引流障碍”: 一些神经系统疾病,如脑积水,可能与脑脊液引流障碍有关。找到具体的淋巴管作为引流通路,将有助于我们更精确地理解这些疾病的病理生理学,并可能开发出针对性的治疗方法,例如通过改善淋巴管的功能来恢复脑脊液的正常流动。

2. 对神经退行性疾病的全新理解:
淀粉样蛋白、Tau蛋白等异常蛋白的清除: 阿尔茨海默病、帕金森病等神经退行性疾病的标志之一是异常蛋白质(如淀粉样蛋白斑块和Tau蛋白缠结)在大脑中的积累。长期以来,我们一直在寻找这些蛋白质的清除途径。现在,淋巴管的发现为解释这些蛋白质的清除提供了新的可能机制。如果淋巴管的功能受损,或者其引流能力不足,可能就会导致这些有害蛋白质在大脑中滞留和积累,从而引发疾病。
疾病早期诊断与干预的靶点: 理解淋巴管在这些疾病中的作用,为开发新的早期诊断标志物和治疗靶点提供了可能。例如,检测淋巴管的功能状态或引流能力,是否可以作为评估阿尔茨海默病早期风险的指标?或者,通过药物或手术来改善淋巴管的功能,是否能减缓或逆转疾病的进展?

3. 免疫炎症在神经系统疾病中的角色:
大脑的“免疫站”: 淋巴管是免疫细胞迁移和信息传递的重要通道。在大脑,这意味着脑膜淋巴管可能充当了大脑与外周免疫系统交流的重要“前哨站”。
炎症性疾病的新视角: 对于多发性硬化症、脑膜炎等炎症性神经系统疾病,淋巴管在免疫细胞进入大脑、清除炎症介质以及调节免疫反应方面可能发挥着至关重要的作用。它们的发现有助于我们更深入地理解炎症是如何在大脑中发生、发展以及被清除的。
免疫疗法的优化: 针对大脑疾病的免疫疗法,例如靶向特定免疫细胞或炎症信号的疗法,未来或许可以考虑如何更有效地通过淋巴系统进行递送或调控。

4. 神经科学研究方法的革新:
成像技术的重要性: 此次突破很大程度上得益于神经科学领域先进成像技术的进步。未来,我们将需要更精细的技术来研究这些淋巴管的动态功能、与其他脑部结构的相互作用以及它们在不同疾病状态下的变化。
模型系统的建立: 为了更深入地研究,研究人员需要建立更适合观察和操作脑膜淋巴管的动物模型,并发展出体外模型来模拟其功能。

挑战与未来展望:新的篇章才刚刚开始

当然,这项发现只是一个开端,它带来了更多的问题和需要探索的方向:

人类大脑的淋巴管: 目前的研究主要集中在动物模型上,了解人类大脑中淋巴管的结构、功能及其在疾病中的具体作用是当务之急。
淋巴管的调控机制: 哪些因素会影响淋巴管的功能?是年龄、生活方式还是特定的疾病?
与其他大脑清除系统的关系: 淋巴管如何与血管周围间隙的脑脊液流动(glymphatic system)协同工作?它们是独立的还是相互依赖的?
临床应用的可能性: 如何将这些基础研究成果转化为临床诊断和治疗?这需要长期的努力和跨学科的合作。

总而言之,《自然》杂志上关于中枢神经系统淋巴管的发现,是神经科学领域一次令人振奋的重大进展。它不仅填补了我们对大脑生理功能认识上的一个长期空白,更为我们理解和治疗多种令人痛苦的神经系统疾病打开了全新的大门。这就像是一个被忽视的“地下水道系统”被重新发现,并意识到它对整个城市(大脑)的健康运行至关重要。未来,围绕这一发现的研究必将带来更多激动人心的突破。

网友意见

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6-9 更新

窝已经做实验亲眼看见了那根淋巴管了。哎。一种淡淡的忧伤。

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实验室是淋巴管相关的。听闻这个消息,我当时确实是震惊了,甚至是吓尿了。这是一个悲伤的问题,当时老板也提出这个假设,让我去try一下,然后我默默地去做了小鼠的大脑切片(做的矢状面切片)然后染过几种淋巴管marker的,我当时确实没有染出这根淋巴管来,其他已知阳性的地方都染出来了,而且然后我默默地认为大脑里面大概没有淋巴管吧,要发现别人早发现了。结局是这篇文章惨痛打脸T-T。

而且我之前是查过Allen Brain Atlas的数据库的,数据库实验数据来源于切片的原位杂交。

按照文中的Whole mount 染色,染的是脑膜,而我只是做了个切片。

在Allen Brain Atlas 中

VEGFR3是这样的。

Lyve1是这样的。

Podoplanin

你看它隐藏得如此之好,确实很难发现。

因此确实是没有料到脑膜那个地方会有淋巴管。我都比较专注于这些淋巴管marker高表达的区域,也不太了解相关结构,更没有分离脑膜的实验技术,这可能也是这个一直以来没有被人们发现的原因。这次发现的研究人员是做神经的不是做淋巴管方面的,所以还是很意外他们能有这个发现。

所以这篇文章的意义是非常之大的,我们可以预见在未来几年内,做淋巴管相关的人都会去研究这根淋巴管的发育(自从Schlemm‘s Canal被发现淋巴管的特性后,去年很多相关文章就出来了),各种敲除小鼠模型都会运用在这上面,每一个都是新的东西。淋巴管作为癌细胞转移的一条主要途径,这又可能表明脑肿瘤细胞具备淋巴性转移的可能性。而在免疫学方面,这表示了大脑的免疫系统不仅仅只限于脑脊液和小胶质细胞这些过去的研究,还有更多可能的组成。总之大波相关的文章会冒出来。解剖学是有几百年历史的学科了,解剖学的大厦早已在20世纪完工,然而没想到21世纪还是有人撼动了这座大厦,因此随着实验技术的改进,解剖学这种古老的学科也会继续发展下去的,还有更多未知的结构等待发现。

还是很遗憾,窝也想搞个大新闻呀。

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好多赞,再搬运一张figure S10

便于理解这根淋巴管的位置。

我觉得其实自然科学的发展很多情况都是发现实验做错了或者得到奇怪的结果,然后一直挖下去,发现了不一样的东西,最后就搞出个大新闻,功成名就,所以人品很重要而且实验做出奇怪的结果一定要记得分析和深挖。

关于和nature擦肩而过的这种想法我还是没有太多的,再说其实这只是我的支线任务当时也没有花太多心思,最终其实我心态还好。这个组可是把硬脑膜和蛛网膜取下来做了whole mount的,也是下了工夫,并不是简单地就做出来的,似乎很不好取,我们现在还在想练习这个技术。再说你想一个发给本科生做的课题,老板期望值和投入都不可能太高。我看到这个paper是很excited!因为这意味着一个金矿又找到了,俺们搬砖又容易多了。

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2015.6.27 更新一下

有趣的是在两周后在JEM上发表了一篇相同的文章

你们可以去搜搜通讯是谁。这个世界好可怕。

-------------------9月再更一下------------------------------------------------------------

nature.com/nature/journ

Nature 在8月27号发表了comments说明了其实这个结构已经在1869年报道过,不过因为文献久远的原因没法online被查阅,所以导致这件事被二次报道。

醉了,也就是说这是在挖坟咯??

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