这个睡姿最有利于大脑“排毒”,让你更聪明

2020
05/09

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七月 / 医学界神经病学频道
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晚上睡好觉,白天多一点户外运动,让“代谢毒物”远离你。

熬夜刷手机爽,一直刷手机一直爽?

明明很晚了,很多朋友还是舍不得丢下手机,通过熬夜来压缩自己的睡眠时间,殊不知这一行为苦了我们的大脑......

1、熬夜会阻碍大脑排毒

早在2012年,发表在《Science Translational Medicine》上的Nedergaard团队首次发现,大脑具有独特的排废机制,并将其定义“Glymphatic pathway”(脑胶质-淋巴途径,又称脑类淋巴途径)。

研究者们在小鼠的脑脊液中注入荧光示踪剂来追踪脑脊液(CSF)的流向,结果表明,脑脊液通过动脉周围间隙伴随动脉流入脑实质内,并通过AQP-4与脑组织液(ISF)进行交换,驱动代谢产物进入到静脉周围间隙,并最终流入毛细淋巴管中。

除了排出代谢废物,研究者们还发现,这一通路也负责在大脑内运送葡萄糖、氨基酸、生长因子和脂质等关键的营养成分。

图1 脑胶质-淋巴途径物质输送机制

此外,研究团队还发现,脑淋巴-胶质系统只在睡眠周期中起作用,在清醒时关闭。

原因在于睡眠过程中,大脑里的神经元们会开始同步活动(即神经节律出现),使血液和脑脊液可以流进流出,而醒来后神经节律终止,血液会一直充斥着大脑,使脑脊液没有机会流入,这一研究也提示了我们睡眠的重要性。

可能有朋友认为以上研究针对的是小鼠,我们人类不一定也是在睡觉时“排毒”,那你就大错特错了!

去年,发表在顶级医学期刊Science杂志上的研究首次观察到:睡眠期间,人类大脑会开启“自动清洗”模式,将大脑中的代谢毒物清除,让人醒来后拥有一个清爽的大脑,而清醒后这种现象就消失了。

图2 研究人员还拍摄了睡眠期间大脑的自动清洗视频(红色是血液,蓝色是脑脊液)

2、睡觉姿势会影响排毒速率

在对脑淋巴-胶质系统的后续研究中,Nedergaard博士及石溪大学的研究团队发现,侧卧最有利于大脑淋巴系统排出废物。因为睡眠体位的差异将高度影响颅内压和血液动力学的变化,从而影响脑淋巴途径的物质传递,因此体位可能与意识水平(清醒、睡眠或麻醉状态下)一样能影响脑内代谢物的清除效率。

图3 侧卧睡眠姿势

Nedergaard博士称,“有趣的是,侧位睡眠在人类和大多数动物中已经是最流行的睡眠姿势,甚至在野生环境中也是如此,我们似乎已经通过进化调整了睡眠姿势,以最有效地清除我们大脑中在清醒时积聚的代谢废物。”

在本项研究中,研究小组首先使用动态磁共振成像(MRI)方法和动力学模型来量化麻醉实验大鼠在三种体位(侧位、俯卧位和仰卧位)下的脑内CSF-ISF交换速率,结果表明,与俯卧、仰卧相比,侧位的脑内CSF-ISF交换速率最高,表明在侧位时大脑可以更快的速率排出代谢废物。

图4 体位对大鼠脑内Gd-DTPA示踪剂转移的影响

为了进一步验证结论,研究团队又在小鼠中使用荧光显微镜和放射性示踪剂来验证MRI数据,通过注入荧光标记的葡聚糖和β-淀粉样蛋白,并对其转移过程通过荧光显像进行追踪。实验结果显示,侧位小鼠的大脑内营养物质输送效率及代谢废物排出效率最高。

图5 不同体位对小鼠脑内示踪剂输送的影响

所以,该研究表明,与仰卧、俯卧相比,侧位的脑淋巴系统输送效率更高,可以更有效地清除大脑废物。

3、大脑“排毒”不让你变傻

Aβ蛋白、Tau蛋白等毒性蛋白的沉积已经成为阿尔茨海默病(Alzheimer disease,AD)以及其他神经系统疾病重要发病原因。因此毒性蛋白以及代谢产物的快速清除对中枢神经系统维持正常功能具有十分重要的意义,并证明这一行为可以帮助减少患老年痴呆症、帕金森病和其他神经系统疾病的几率。

此外,一系列相关研究表明,脑胶质-淋巴系统或与多种中枢神经系统疾病的发病过程有关,因此对脑淋巴系统的深入探索将有助于阐明相关疾病的发展机制,从而为其临床治疗提供理论依据。

图6 AD患者与正常人神经元对比

研究人员提示:“由于这一发现,我们建议在未来评估人类CSF-ISF转运的诊断成像程序时,应考虑身体姿势和睡眠质量,从而更合理的评估可能导致脑部疾病的毒性蛋白的清除情况。”

我们都知道熬夜对身体的危害,但其具体的影响机制目前尚不明确。因此,这项研究也进一步支持了睡眠的重要性——睡眠具有独特的生物学功能,即清理在我们清醒时积聚的“烂摊子”。

许多神经系统疾病都与睡眠障碍有关,相信相关的研究也会为临床疾病的诊疗提供新的指导方向。

4、科学家首次发现眼睛也能排毒

这种独特的“淋巴”系统也不只大脑独有,近日,发表在顶级期刊Science子刊的一篇文章为我们首次揭示了眼睛也具有类似的胶质淋巴系统。

图7 《Science Translational Medicine》原文标题

这个研究具有开创性意义,作为我们的“心灵之窗”,眼睛采用何种途径和机制来排除代谢废物、维持明亮健康,在科学界一直没有明确的研究论述,这次终于发现了它独特的排废及代谢机制,引起了科学界的广泛关注。

来自哥本哈根大学的研究团队表明,眼睛虽然缺乏负责液体循环和废物清除的经典淋巴管,但却可以通过类似大脑的“glymphatic”系统,排除代谢产生的废物。

研究者们以实验小鼠作为研究对象,将荧光标记的示踪剂(包括标记的β-淀粉样蛋白)注入小鼠眼睛的玻璃体内,随后观察到有毒的β-淀粉样蛋白通过视神经的离散通道从眼球中移出,并最终被转移到颈部的淋巴管中。

研究结果证明,眼睛的排废机制是通过近端视神经来清除眼内液体和废物,在眼颅压差的驱动下,β-淀粉样蛋白(Aβ)等有毒物质或细胞代谢产物通过神经胶质细胞上的水通道蛋白(AQP-4)从视网膜和玻璃体中排除,通过静脉周围间隙被引流到淋巴管中。

此外,研究小组发现,在具有青光眼的实验小鼠中这种清除途径是受损的,表明这一重要排废通道的障碍性阻塞可能与青光眼具有病理学关联,这也为后续的研究提供了新的方向。

有趣的是,在本项研究中还发现,与大脑不同,并非是睡眠或黑暗驱使眼睛进行排废,相反,光照下瞳孔收缩反而会加速实验动物的眼睛排废速率,这也提示了我们户外活动的重要性。

科学家用种种研究告诉我们,减少熬夜、加强户外运动双管齐下,才能让我们的大脑更灵活、眼睛更明亮。

所以,为了我们的身体健康,赶紧放下手里的手机,晚上少熬夜,白天多去室外呼吸新鲜空气吧!

参考文献:

[1]Wang et al. An ocular glymphatic clearance system removes β-amyloid from the rodent eye. Sci Transl Med 2020 12 (536),p. eaaw3210.

[2]Yonghong Liao,Benjamin A. Plogg,Minghuan Wang, et al.A Paravascular Pathway Facilitates CSF Flow Through the Brain Parenchyma and the Clearance of Interstitial Solutes, Including Amyloid beta[J].Science translational medicine,2012,4(145/149):110-120.

[3]Hedok Lee, Lulu Xie, Mei Yu, et al. The Effect of Body Posture on Brain Glymphatic Transport. 2015, 35(31):11034-11044.


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