2023-09-11 16:24·
医学顾事我们可能会认为，尽管破解数百亿个神经元还遥不可及，但我们对于大脑的基本结构已经了然于心。但《科学》杂志的一项
研究告诉我们，大脑结构的奥秘远没有水落石出。这项研究首次发现了一个具有双重作用的解剖结构：这层膜不仅充当了大脑的保护屏障，也是免疫细胞监测大脑感染与炎症的平台。
这项最新研究由丹麦哥本哈根大学Kjeld Møllgård教授和美国罗切斯特大学Maiken Nedergaard教授共同领导。10年前，Nedergaard教授就曾主导了大脑结构领域的另一项重磅突破：她的团队发现了由神经胶质细胞组成，起到清除大脑废物作用的类淋巴系统。这项突破也指出了脑脊液在运输、清理大脑废物中的复杂作用。不过，脑脊液如何在蛛网膜下运输始终是个未解之谜，这也成为最新研究探索的起点。
最新研究聚焦的是包裹在脑组织周围的脑膜。正是脑膜构成了大脑与其他部分的屏障，而大脑则是沐浴在屏障内的脑脊液中。根据此前的观测结果，脑膜由硬脑膜、蛛网膜和软脑膜这3层膜组成。
而现在，伴随着神经成像技术的发展，科学界得以在更高的分辨率上研究活体大脑。这项研究的作者使用了双光子显微镜，这项技术能够探测组织深层的内部结构。
▲研究通过双光子显微镜观测到活体大脑的脑膜结构（图片来源：参考资料[1]）
研究团队利用绿色荧光蛋白标记了Prox1蛋白（淋巴液发挥作用所需的转录因子），同时对血管、星形胶质细胞等分别进行了标记。这样，他们就能在双光子显微镜下捕捉到这些分子或细胞的结构分布，这项技术的高分辨率也让他们看到了前所未见的结构。
在蛛网膜下方的空间里，一层含Prox1蛋白的细胞整齐地排列，与疏松的胶原纤维交织，这层膜将蛛网膜下的空间分为内、外两个区域。研究团队将这个新发现的结构命名为蛛网膜下淋巴样膜（Subarachnoidal LYmphatic-like Membrane，简称SLYM）。
▲SLYM的发现将脑膜的3层膜结构改写为3层（图片来源：哥本哈根大学）
当然，空有膜的结构还不够，接下来的研究证实，这层膜在功能上也起到了分隔作用。SLYM虽然非常薄，厚度仅为一个或几个细胞，但却形成了一道紧密的屏障，细胞因子、生长因子这些脑脊液中的小分子物质都无法穿过。由此，SLYM将“干净”与“脏”的脑脊液分开。
作者指出，最新发现的SLYM类似于身体其他部位的间皮。例如，我们的肺、心脏周围的膜中都含有间皮，间皮不仅起到保护器官的作用，同时也是免疫细胞的庇护所。同样，最新研究的小鼠实验也揭示了SLYM的双重功能。
▲SLYM将蛛网膜下空间分割为内外两个区域（图片来源：参考资料[1]）
在类淋巴系统中，SLYM的存在引导了脑脊液的受控流动以及与静脉血液的物质交换：新鲜的脑脊液能够流入，同时冲洗走与阿尔茨海默病或其他神经系统疾病相关的毒性蛋白。另一方面，SLYM在大脑的免疫防御机制中也扮演了重要角色。SLYM中含有大量中枢神经系统免疫细胞，这些细胞通过SLYM在大脑表面进行监视，从而扫描流经的脑脊液，监测是否有感染的迹象。
研究团队注意到，在出现炎症、衰老的大脑中，聚集在SLYM上的免疫细胞数量更多、种类更多样。而当大脑遭遇创伤、SLYM破损时，会影响脑脊液的流动，造成类淋巴系统损伤，并且导致外部的免疫细胞穿过SLYM、抵达大脑——这可能解释了为什么经历创伤的大脑会出现长期的神经炎症。
▲SLYM中含有大量髓系细胞（图片来源：参考资料[1]）
SLYM的发现不仅加深了我们对大脑结构的认识，将脑膜的3层结构改写为4层，还让我们更深入地理解类淋巴系统的工作机制，并且开始认识到SLYM在脑部疾病中的作用。根据这项研究，多发性硬化、中枢神经系统感染以及阿尔茨海默病等疾病，都可能由SLYM功能异常引起或是加剧症状。看来，在这层极其轻薄的膜上，还有很多未知的功能等待挖掘。
参考资料：
[1] Kjeld Møllgård et al., A mesothelium divides the subarachnoid space into functional compartments. Nature (2023). DOI: 10.1126/science.adc8810
[2] Newly discovered anatomy shields and monitors brain. Retrieved Jan. 5th, 2023 from https://www.eurekalert.org/news-releases/975546
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