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动物眼内发现可清除代谢垃圾的类淋巴系统 或有助治疗青光眼

来源: | 2020-05-19 18:53:23 | 人气:

导读: 近日,《科学》旗下子刊ScienceTranslationalMedicine上的一篇研究论文刷新了我们对眼睛的认识。美国罗切斯特大学(UniversityofRochester)的MaikenNedergaard教授与加州大

    近日,《科学》旗下子刊ScienceTranslationalMedicine上的一篇研究论文刷新了我们对眼睛的认识。美国罗切斯特大学(UniversityofRochester)的MaikenNedergaard教授与加州大学伯克利分校(UCBerkeley)的陈璐教授合作,在哺乳动物的眼睛内,首次发现了清除代谢垃圾的类淋巴系统。动物实验还显示,青光眼——造成失明的一种重要眼疾,与这套特殊排污系统的受损有关。

    什么是“类淋巴系统”?

    “类淋巴系统”,顾名思义,与淋巴系统类似。淋巴管就像身体内的排污管道,通过液体循环将组织代谢产生的垃圾清除出器官。然而,很久以来人们就发现,这套排污管道并没有铺设到大脑。

    直到2012年,此次研究的主要负责人之一Negergaard教授领衔的科研团队,借助新的显微成像技术终于发现,原来大脑内拥有的是一套特殊“淋巴系统”。与传统意义上的淋巴管不同,脑中的淋巴管由胶质细胞组成。于是,Negergaard教授把胶质细胞(glia)和淋巴(lymphatic)两个词合起来,第一个提出了脑部“类淋巴系统”(glymphatic)的概念。

    科学家们还发现,类淋巴系统中流动的脑脊液会把神经毒性蛋白(例如与阿尔茨海默病密切相关的β淀粉样蛋白)排出大脑。如果这套系统出故障,则会让有毒蛋白积聚,引发神经疾病。这一发现解开了大脑如何清除垃圾的谜题。

    眼睛,与“心灵”相通

    人们常说眼睛是心灵的窗户。某些方面,眼睛和大脑一样特殊,比如同样缺乏外周典型的淋巴管。专注于眼科研究的陈璐教授此前发现,在眼前段有一种叫作Schlemm管的结构具有淋巴特征,可以引流房水(角膜和晶状体之间的液体),有助于调节眼压。

    于是,在此次研究中,两支科研团队展开合作,对视网膜所在的眼后段展开了新的探索。

    为此,研究人员借助过去在研究大脑时的方法,把示踪剂(例如以荧光标记的人淀粉样蛋白)注射到小鼠眼睛内的玻璃体。玻璃体位于晶状体和视网膜之间,是种透明的凝胶状液体。研究人员观察到,荧光蛋白除了沿着预期的路径从眼前段流出,也有一些转移到视神经内静脉周围的空间。然后,示踪蛋白从那里沿着视神经移动进了看似淋巴管的结构。它们最终出现在动物颈部的淋巴结中。

    绿色荧光标记的β淀粉样蛋白沿着小鼠视神经内的静脉(蓝色)排出(图片来源:参考资料[1])

    更有意思的是,研究人员发现,眼睛内这条新发现的管道不仅可以清除淀粉样蛋白,它们与小鼠大脑内清除代谢垃圾的类淋巴系统是相通的。

    Negergaard教授说,过去没有人想到,视神经不仅是传输神经电信号的“电缆”,还提供了一条输送液体的高速通道。

    当排污管道渗漏……

    为了理解这套排污管道在眼睛里起的作用,尤其是与眼疾的影响,科学家们继续通过动物实验探索了它们与青光眼的关系。这种疾病损伤视神经而导致失明。

    在两种不同的青光眼小鼠模型中,研究人员都发现,注入眼睛内的淀粉样蛋白似乎清除的速度更快了。然而,尽管青光眼通常与眼压过高有关,但流速增加似乎不是眼压变化引起。相反,在青光眼小鼠中,胶质细胞组成的排污管道发生了渗漏,随着过多外流的液体,有毒蛋白没有流入与大脑相通的净化系统,而是渗到视神经的轴突之间。这可能是过去未知的一种影响视神经的因素。

    这一发现引起了很多科学家的关注。西奈山医学中心(Cedars-SinaiMedicalCenter)的神经科学家MayaKoronyo-Hamaoui博士过去发现,AD患者的视网膜及眼部血管中存在淀粉样沉积。在眼部找到与大脑平行的排污系统令她感到兴奋,“这是第一次有人证明,类淋巴系统是眼睛里清除代谢物的另一条途径,并且与淀粉样蛋白有关。”她说。

    研究作者的论文中总结说,这一发现“或许为威胁视力的疾病,尤其是青光眼,开辟了新的治疗途径”。

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