首次发现!国际科学家团队:你的眼睛会“说话”,还能排出废物

2020
04/29

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陈沛(编译) / 健康界
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科学家首次揭露眼睛清理垃圾过程,却和大脑清除垃圾的工作机制完全相反。

人们常说,眼睛是心灵的窗户,眼睛就像我们的指挥中枢——大脑一样具有特殊的地位。最近科学家开展了一系列独特的研究,观察眼睛如何清除废物。

眼睛和大脑一样,缺乏典型的淋巴管,淋巴管的主要作用就是进行液体循环和清除废物。在近些年的研究中,科学家发现我们的大脑拥有一种独特的“类淋巴”系统用于处理分子废物。在健康情况下,该系统能够将神经毒性蛋白(如β-淀粉样蛋白)从大脑中排出。若该系统处于不健康的状态,淀粉样蛋白就是会在大脑中积累成危险的斑块。


图片来源:图虫创意

目前,由丹麦哥本哈根大学神经学家麦肯·尼德加徳(Maiken Nedergaard)以及哥本哈根大学和纽约罗切斯特大学科学家王晓伟(音译,Xiaowei Wang)共同领导的国际研究团队在哺乳动物的眼睛中发现了类淋巴系统存在的证据。尼德加徳是大脑“类淋巴”系统的发现者,并创造了术语“类淋巴”(glymphatic)。

他们的新发现解释了眼睛中的类淋巴系统如何维持眼部健康,而眼睛内类淋巴系统的损伤则会导致青光眼。尼德加徳将单词glial(神经胶质)和lymphatic(淋巴)相结合,定义了glymphatic(类淋巴)这一术语。神经胶质细胞是支持神经细胞最主要的成分。类淋巴通道代替了在大脑和眼睛中都不存在的淋巴系统。

研究人员在《科学·转化医学》(Science Translational Medicine)期刊发文称,眼睛中的类淋巴系统和大脑中类淋巴系统功能非常相似。此外文章总结到,该系统主要负责排除眼睛中的新陈代谢、细胞和其他碎屑。

“眼睛和大脑一样,内部结构被限制在有限的空间内,这就需要严格控制液体平衡,”尼德加徳写道:“不过,眼睛和大脑中都没有典型的淋巴管,这些淋巴管对于清除周围组织中的液体和溶质非常重要。”

为了弄清楚眼睛中是否确实存在类淋巴系统,科学家将实验室小鼠作为其选择的实验性哺乳动物,通过将荧光标记的示踪剂,包括标记好的人类淀粉样蛋白β,注入小鼠眼睛内部的透明、凝胶类玻璃状体液中。研究人员发现,他们能够追踪有毒淀粉样蛋白,这些蛋白通过眼中视觉神经的分泌通道从眼球中移出,最终,被穿移到颈部的淋巴管中。


图片来源:图虫创意

有趣的是,研究人员还发现颈部的这些淋巴管与大脑清理废物的通道相连接。这是一项全新的科学发现,为理解眼睛如何清理新陈代谢及细胞碎屑打开了一个新窗口,也为眼睛和大脑如何共享关键途径提供了新思路。

尼德加徳在2012年首次定义了大脑内的类淋巴系统。大脑内的类淋巴系统涉及到由神经胶质细胞组成的复杂血管周围通路,能够有效消除中枢神经系统产生的可溶性代谢物。除了清除废物,尼德加徳和同事还发现这些通路还支持关键营养素和化合物在脑中的分布,这些物质包括葡萄糖、氨基酸、生长因子和脂质。

此外,尼德加徳团队发现大脑内类淋巴系统的夜间工作机制。在更早的研究中,他们写到类淋巴系统仅在睡眠期间工作,在醒来之后会停止工作。五年前,在一项同罗彻斯特大学、纽约州立大学石溪分校(Stony Brook University)以及纽大朗格尼医学中心(NYU Langone Medical Center)进行的联合研究中,尼德加徳发现侧卧最有利于脑内类淋巴系统工作。她当时指出,侧卧在哺乳动物中很常见。人类,冬眠的熊,家养的猫和狗在睡眠时大部分时间都会侧卧。


图片来源:图虫创意

然而在最新研究中,尼德加徳团队发现,眼睛类淋巴系统的工作机制和大脑的不同,睡眠和黑暗并不会刺激眼睛排除废物,而是暴露在光线下,实验老鼠眼睛内的细胞及代谢碎屑才会从眼睛中排出。

此外,该团队还想进一步了解当眼睛废物运输效果不佳时,该系统与眼部疾病的关系。为了更好的理解废物清理与青光眼的联系,研究人员检查了两种不同的小鼠青光眼模型。青光眼就是通过破坏视觉神经导致失明。

虽然研究人员预测较高的眼内压会促使淀粉样蛋白更有效地从眼内排出,但是患有青光眼的小鼠眼内却保留了更多的毒蛋白。尼德加徳团队指出他们的发现表明青光眼和眼内类淋巴系统失调存在关联。

原文来源:Medical Express

原文标题:Discovery: Scientists find for the first time how the eyes drain cellular waste and debris

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