首次發(fā)現(xiàn)眼睛中也存在清除細(xì)胞廢物和碎片的類淋巴系統(tǒng)

    就像大腦一樣，眼睛也是是一種特殊的器官。雖然眼睛通常被詩意地稱為靈魂之窗，但是一組獨(dú)特的研究開始以另一種方式看待眼睛。沒錯(cuò)！像大腦一樣，眼睛中也沒有負(fù)責(zé)體液循環(huán)并清除廢物的經(jīng)典淋巴管，而這些淋巴管在外圍器官中很常見。

    近年來，有研究已發(fā)現(xiàn)大腦有一個(gè)獨(dú)特的“淋巴系統(tǒng)”，這種排出和處理分子廢物的方法為大腦專有。在健康的情況下，這種運(yùn)輸系統(tǒng)能夠?qū)⑸窠?jīng)毒性蛋白質(zhì)（例如淀粉樣β蛋白）從大腦中轉(zhuǎn)運(yùn)出來。另一方面，在不健康的情況下，該系統(tǒng)會(huì)使淀粉樣蛋白積聚成損傷大腦的危險(xiǎn)斑塊。

    近日，發(fā)表在《科學(xué)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》上的一項(xiàng)研究中，由丹麥哥本哈根大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家Maiken Nedergaard博士與哥本哈根大學(xué)和紐約羅徹斯特大學(xué)的Xiaowei Wang領(lǐng)導(dǎo)的國際研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了哺乳動(dòng)物眼睛中存在類淋巴系統(tǒng)的證據(jù)。Nedergaard是大腦廢物處理系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)者，也是創(chuàng)造“類淋巴”一詞的科學(xué)家。

    這項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)闡明了類淋巴系統(tǒng)如何維持眼睛健康，并強(qiáng)調(diào)了這種至關(guān)重要的廢物處理途徑受到損害（阻塞）會(huì)導(dǎo)致青光眼。這是全世界范圍內(nèi)導(dǎo)致失明的主要原因。Nedergaard定義的“類淋巴（glymphatic）”一詞是神經(jīng)膠質(zhì)（glial）和淋巴（lymphatic）這兩個(gè)單詞的混合體。神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞是支持神經(jīng)元的主要細(xì)胞成分。類淋巴系統(tǒng)替代了在大腦和眼睛中都不存在的淋巴系統(tǒng)。

    研究人員寫道，眼睛中的類淋巴系統(tǒng)與大腦中的類淋巴途徑非常相似。此外，他們得出結(jié)論，排出系統(tǒng)負(fù)責(zé)清理眼睛中的代謝廢物、細(xì)胞碎片和其他碎片。

    Nedergaard寫道，“與顱穹窿內(nèi)的大腦相似，眼睛的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也被限制在一個(gè)有限的空間內(nèi)，因此必須嚴(yán)格控制液體穩(wěn)態(tài)。然而，眼睛和大腦基本上都沒有傳統(tǒng)的淋巴管，而淋巴管是清除外周組織中液體和溶質(zhì)的關(guān)鍵。”

    為了弄清楚眼睛中是否確實(shí)存在類淋巴系統(tǒng)，研究人員將實(shí)驗(yàn)室小鼠作為研究首選的哺乳動(dòng)物。 通過將熒光標(biāo)記示蹤劑（包括標(biāo)記的人β淀粉樣蛋白）注入小鼠眼睛內(nèi)的玻璃狀液體中，研究人員能夠追蹤通過視神經(jīng)中的離散通道從眼球中移出時(shí)的毒性β淀粉樣蛋白。這些蛋白的碎片最終被轉(zhuǎn)運(yùn)到頸部的淋巴管中。

    有趣的是，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)淋巴管連接至大腦中處理廢物的同一條通路。這一發(fā)現(xiàn)在科學(xué)界尚屬首次，并為理解眼睛如何清除代謝廢物和細(xì)胞碎片打開了一個(gè)新窗口。這些發(fā)現(xiàn)也為理解眼睛和大腦如何共享關(guān)鍵通路提供了新的思路。

    盡管這是一項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)，但大腦內(nèi)的廢物清理系統(tǒng)是Nedergaard在2012年首次確定的。該通路涉及由神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞形成的復(fù)雜血管周通道（labyrinth），它是有效地清除中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的可溶性代謝物的基礎(chǔ)。除了廢物處理外，Nedergaard及其同事還發(fā)現(xiàn)這些通路支持關(guān)鍵營(yíng)養(yǎng)素和化合物在大腦中的分配，質(zhì)包括葡萄糖、氨基酸、生長(zhǎng)因子和脂質(zhì)。

    她和她的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)與大腦類淋巴系統(tǒng)相關(guān)的夜間活動(dòng)系統(tǒng)。他們?cè)谙惹暗难芯恐袌?bào)告說，類淋巴系統(tǒng)僅在睡眠周期中運(yùn)作，而在清醒時(shí)會(huì)關(guān)閉。五年前，在羅徹斯特大學(xué)、石溪大學(xué)和紐約大學(xué)Langone醫(yī)學(xué)中心進(jìn)行的一項(xiàng)聯(lián)合研究中，Nedergaard發(fā)現(xiàn)，側(cè)身睡覺最有利于大腦的類淋巴系統(tǒng)功能和碎片清除。她當(dāng)時(shí)指出，在哺乳動(dòng)物中，側(cè)臥位（偏向左側(cè)或右側(cè)睡覺）很常見。人類、冬眠的熊，家養(yǎng)的狗和貓（動(dòng)物界的眾多成員）在睡眠周期中有部分或全部時(shí)間處于側(cè)臥位。

    Nedergaard當(dāng)時(shí)說：“有趣的是，側(cè)臥睡眠在人類和大多數(shù)動(dòng)物（即使在野外環(huán)境）中都最普遍。”

    然而，在她的最新研究中，Nedergaard和她的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，并不是睡眠和黑暗驅(qū)動(dòng)著廢物從眼睛中轉(zhuǎn)運(yùn)出來。相反，暴露在光線下也會(huì)激活細(xì)胞和代謝碎片從試驗(yàn)動(dòng)物的眼睛中排出。

    此外，該團(tuán)隊(duì)還想弄清楚，當(dāng)廢物轉(zhuǎn)運(yùn)功能不佳時(shí)，這種類淋巴系統(tǒng)是如何與眼睛疾病相關(guān)聯(lián)的。為了更好地了解廢物轉(zhuǎn)運(yùn)和青光眼之間的聯(lián)系，他們研究了兩種不同的青光眼小鼠模型。青光眼通過損傷視神經(jīng)導(dǎo)致失明。

    盡管研究人員預(yù)測(cè)，較高的眼內(nèi)壓會(huì)更有效地將β淀粉樣蛋白從眼睛里轉(zhuǎn)運(yùn)出來，但患有青光眼的小鼠反而保留了大量的毒性β淀粉樣蛋白在眼睛里。Nedergaard和她的團(tuán)隊(duì)說，他們的研究結(jié)果提示著青光眼和眼睛的類淋巴系統(tǒng)廢物排出通路功能失調(diào)之間存在著關(guān)聯(lián)性。