新发现的大脑结构可能与阿尔茨海默病多发性硬化症和感染有关

罗切斯特大学和哥本哈根大学的研究人员在小鼠和人类大脑解剖学中发现了一个以前未知的组成部分，它既可以作为保护屏障，也可以作为免疫细胞监测大脑感染和炎症的平台。

罗切斯特大学和哥本哈根大学转化神经医学中心联合主任MaikenNedergaard博士和哥本哈根大学神经解剖学教授KjeldMøllgård博士实验室的科学家们建议，新发现的脑膜层，命名为SLYM(蛛网膜下淋巴样膜)，可能与多发性硬化症、中枢神经系统感染和阿尔茨海默病等疾病有关。

“发现一种新的解剖结构可以隔离并帮助控制大脑内部和周围的脑脊液(CSF)流动，现在让我们更加了解CSF不仅在运输和清除大脑废物方面所发挥的复杂作用，而且还支持其免疫防御，”Nedergaard说。研究人员在一篇题为“间皮将蛛网膜下腔划分为功能隔室”的论文中报告了他们在《科学》杂志上的研究，他们在文中写道，“SLYM的功能特征提供了对脑免疫屏障和液体运输的基本见解。”

直到最近，神经成像和分子生物学的进步才使科学家能够在以前无法达到的细节水平上研究活体大脑。Nedergaard和她的同事改变了我们对人脑基本力学的理解，并在神经科学领域取得了重大发现，包括详细描述了大脑中以前被忽视的神经胶质细胞的许多关键功能，以及大脑独特的废物清除过程，实验室将其命名为类淋巴系统。

“新出现的证据支持CSF在中枢神经系统中充当准淋巴系统的概念，”作者写道。然而，他们指出，“尽管致力于研究CSF沿glymphatic-lymphatic路径的流动，但仍有待确定CSF如何在蛛网膜下腔的大腔内运输。”

报告的研究重点是包裹大脑的膜，它与身体的其他部分形成屏障，并使其沐浴在脑脊液中。对统称为脑膜层的传统理解，脑膜层由称为硬脑膜、蛛网膜和软脑膜的各个层组成。“在这项研究中，我们探索了CSF和免疫细胞运输是如何在小鼠和人类大脑周围的蛛网膜下腔内组织的，”作者写道。

他们对SLYM层的发现和分析表明，该膜进一步将蛛网膜层下方的蛛网膜下腔分成两个隔室。虽然大部分描述的研究评估了SLYM在小鼠中的功能，但该团队还报告了它在成年人脑中的存在。

SLYM是一种称为间皮的膜，众所周知，它排列在身体的其他器官上，包括肺和心脏。间皮细胞通常包围和保护器官并容纳免疫细胞。中枢神经系统中可能存在类似的膜的想法是第一作者Møllgård最先提出的一个问题，他的研究重点是发育神经生物学和保护大脑的屏障系统。研究人员评论说，这种新膜的发现引发了“……SLYM是否构成了一种在功能上分隔蛛网膜下腔的不可渗透膜”的问题。

他们的分析表明，SLYM非常薄且脆弱——比硬脑膜还薄——厚度只有一个或几个细胞。使用不同大小的示踪分子，研究人员能够证明膜形成了一个紧密的屏障，只允许非常小的分子通过：它似乎将“干净”和“肮脏”的脑脊液分开。小鼠研究结果表明，“SLYM将蛛网膜下腔分为上浅层和下层深部，用于溶质≥3kDa。因此，SLYM是限制大多数肽和蛋白质(例如淀粉样蛋白-b和tau)在上蛛网膜下腔和下蛛网膜下腔之间交换的屏障。”

最后一项观察暗示了SLYM在淋巴系统中可能发挥的作用，该系统需要控制脑脊液的流动和交换，允许新鲜脑脊液流入，同时从中枢神经系统中清除与阿尔茨海默氏症和其他神经系统疾病相关的有毒蛋白质。“观察到SLYM是分子量大于3kDa的CSF溶质的屏障，这将需要更详细的研究，但表明需要重新定义CNS屏障的概念以包括SLYM，”该团队进一步指出。

这些发现将帮助研究人员更准确地了解glymphatic系统的机制，这是美国国立卫生研究院BRAIN计划最近向罗切斯特大学转化神经医学中心提供的1300万美元赠款的主题。

该团队的研究结果表明，SLYM可能对大脑的防御也很重要。中枢神经系统维持其自身的天然免疫细胞群，膜的完整性可防止外部免疫细胞进入。此外，SLYM似乎拥有自己的中枢神经系统免疫细胞群，这些免疫细胞使用SLYM监视大脑表面，允许它们扫描通过的CSF以寻找感染迹象。“脑膜是负责中枢神经系统免疫监视的骨髓细胞的宿主，而SLYM由于与大脑表面密切相关，可能在这种监视中发挥重要作用，”科学家们建议道。

SLYM的发现为进一步研究其在脑部疾病中的作用打开了大门。该团队指出，在炎症和衰老过程中，更大、更多样化的免疫细胞聚集在细胞膜上。当脑外伤期间膜破裂时，脑脊液流动的中断会损害淋巴系统并允许非中枢神经系统免疫细胞进入大脑。“在这里，我们发现SLYM中免疫细胞的数量和多样性大幅增加，以应对急性炎症和自然衰老，”他们说。“通过改变CSF流动模式，SLYM的物理破裂可以解释创伤性脑损伤后glymphatic流动的长期抑制以及患阿尔茨海默氏病的创伤后风险增加。”

这些和类似的观察表明，SLYM功能异常可能引发或恶化多种疾病，如多发性硬化症、中枢神经系统感染和阿尔茨海默氏症。结果还表明，向大脑输送药物和基因疗法可能会受到SLYM功能的影响，随着新一代生物疗法的开发，需要考虑这一点。

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