2025年2月6日,美国罗彻斯特大学医学中心转化医学主任Maiken Nedergaard 教授团队在《Cell》杂志发表重磅研究成果,阐明了蓝斑(Locus Coeruleus)介导的去甲肾上腺素(NE)振荡在睡眠状态下驱动类淋巴系统流动的关键作用。研究团队首次实现对NE、脑脊液(CSF)流动、脑血流和脑电/肌电信号的同步监测,发现NE振荡峰值与血管收缩最剧烈、CSF流速最快高度一致,并与NREM睡眠紧密耦联。随着血管被动舒张,脑脊液灌注增强,加快脑内代谢废物清除,揭示了蓝斑-NE-血管动力学与脑稳态的紧密关系。
研究还发现,临床常用的催眠药唑吡坦(Zolpidem)会抑制NE振荡与类淋巴流动。虽然其可诱导睡眠,但可能干扰脑清除机制,削弱脑代谢废物清除效率。
这一发现提示,唑吡坦长期使用或与神经炎症及认知功能减退风险有关,应引起临床重视并加强相关研究。
结 果
研究发现,发生在睡眠的NREM期的血管运动由蓝斑节律释放的NE主导,这种血管运动和脑脊液示踪剂信号呈负相关,即血管运动的舒张对应脑脊液的缓速流动,而血管运动的收缩对应脑脊液的快速流动。
由此进一步发现NREM时期NE、血管容量和脑脊液容量的共同振荡频率是0.01~0.02 Hz,对应的REM期是0.02~0.03 Hz,清醒期是~0.005 Hz。NREM期每次血管容量的减少、脑脊液容量的增加与微觉醒和NE释放紧密相关。
难道微觉醒也是NREM期类淋巴液流动的促进因素之一吗?该团队发现,微觉醒依赖于NE水平变化,但是不是NE的振荡后的必然事件,不伴有微觉醒的NE振荡释放同样引起血管收缩,诱导类淋巴液流动加快,因此,NE振荡释放才是关键因素。
挑 战
研究团队加试了常用安眠药唑吡坦对正常睡眠过程的复刻程度。研究显示,唑吡坦会增加微觉醒次数,破坏NREM时期NE的次频振荡,损害血管运动,整体上抑制了脑脊液内流。这提示目前广泛的安眠药只是帮助人入睡,而不能复刻自然睡眠状态,不能起到有效清除脑内代谢废物的作用,一定程度上与安眠药巨大的副作用相符。
展 望
(1)类淋巴系统以改善阿尔兹海默症的形象出现在大众视野里,除了现在广泛使用的脑脊液示踪剂外,亟待实验验证人脑中沉积的代谢废物在类淋巴系统中的清除过程;
(2)唑吡坦可能的副作用引发是否存在一种安眠药可以最大程度模拟正常NREM时期,最小程度破坏NE的次频振荡,从而使得睡眠疗法成为可能;
(3)血管运动实际上是血管动力学的一部分,探寻其他刺激方法引起血管动力学变化从而刺激类淋巴液流动和改善脑的微环境。
结 语
睡眠一直是神秘的研究领地,吸引无数学者从睡眠生理机制、睡眠工作模式等多角度探索睡眠的奥秘,但睡眠以复杂的神经网络和精密的脑内微环境变化阻碍着人类对其的认知。得益于13年前发现的类淋巴系统的发现以及日新月异的实验技术,睡眠“休养生息”的理念逐渐得以揭开神秘的面纱。在类淋巴系统框架下,“细胞外基质容量学说”、“神经细胞调控学说”、“蓝斑介导的NE振荡学说”等发现充分说明了睡眠对于与脑内代谢废物沉积相关神经系统疾病的重大意义。通过不断深入了解睡眠促进脑恢复机制,睡眠疗法有望在将来成为多种中枢神经系统疾病可靠的治疗方法。
作者简介
魏俊吉 教授
中国医学科学院北京协和医院
中国医学科学院北京协和医院神经外科行政副主任,主任医师,教授,博士生导师。美国哈佛大学医学院附属BWH及克利夫兰医学中心访问学者
重点亚专业为神经外科急重症:包括重型颅脑创伤、急性脑血管病、脑积水、中枢神经系统感染及其他神经外科相关手术后的重症管理。2010年以来,积极推动中国神经外科重症患者的规范化管理工作以及特发性正常压力脑积水的规范化评估及诊治工作,牵头成立中国神经外科重症管理协作组,第一届、第二届中国神经外科重症管理协作组秘书长,第三届中国神经外科重症管理协作组组长;带领全国相关协作单位共撰写相关中国共识及指南十余部,主编、主译及参编相关书籍及教材20余本
科研方向:神经损伤的机制、干细胞及其他相关修复机制研究,正常压力脑积水发病机制研究,中枢神经系统感染及神经重症患者的颅内压研究。主持国家自然科学基金委面上项目、国家教育部、北京市科委及中国医学科学院等多项课题的研究。参与国家科技部重大技术研发计划,以及3项国家“863计划”研究及多项国家自然科学基金、首都发展基金的研究,曾获2014年教育部高等学校科学研究成果二等奖(自然科学奖)。2000年以来,第一作者或者通讯作者发表SCI英文文章50余篇,发表中文文章50余篇
社会兼职:全国卫生产业企业协会神经系统疾病防治分会常务副会长;第三届中国神经外科重症管理协作组组长;中华医学会神经外科分会神经创伤学组委员兼秘书;中华医学会创伤学分会神经创伤专业组委员;中国医师学会神经外科学分会神经重症专家委员会委员;国家卫健委脑出血外科诊疗能力提升项目副理事长;中国卒中学会重症脑血管疾病分会副主任委员;中国神经科学学会神经外科基础与临床分会学术委员;中华医学会肠外肠内营养学分会神经营养支持学组委员;《中华医学杂志》、《临床神经外科》、《中国现代神经疾病杂志》、《中华神经创伤杂志》编委;国家自然科学基金评审专家;国家卫健委卫生应急处置指导专家;国家级临床医学继续教育项目负责人
杨泽一
中国医学科学院北京协和医院2024级神经外科专硕研究生
师从魏俊吉教授,主要研究方向为创伤性脑损伤与类淋巴系统的关系,以及类淋巴系统与神经退行性疾病的关系
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