网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

Cell | 去甲肾上腺素介导的缓慢血管运动驱动睡眠期间的脑内淋巴系统清除

0
分享至

撰文 | eternallj

脑内淋巴系统 (glymphatic system) 是一个大脑废物清除网络,主要通过脑脊液 (CSF) 来清除如淀粉样蛋白和tau蛋白等代谢废物。它在水分平衡、抗原递呈和免疫细胞迁移等方面也起着关键作用。此前研究发现,睡眠不足可能导致这些废物积累,增加神经退行性疾病的风险。然而,驱动这一系统在睡眠期间清除废物的机制仍不清楚。具体而言,首次,驱动脑内淋巴系统清除废物的具体机制尚不明确:虽然研究已表明心脏搏动和血管运动可能参与其中,但缺乏直接证据支持这些假设。其次,睡眠和清醒状态对淋巴系统活动的具体影响不清楚:尤其是不同睡眠阶段 (如NREM和REM睡眠) 如何影响CSF流动和废物清除。而药物干预对脑内淋巴系统的影响也缺乏系统研究:尤其是常用的睡眠药物如何影响这一系统,机制未明。

2025年1月8日,哥本哈根大学转化神经医学中心Maiken Nedergaard团队在Cell上发表了文章Norepinephrine-mediated slow vasomotion drives glymphatic clearance during sleep(去甲肾上腺素介导的缓慢血管运动驱动睡眠期间的脑内淋巴系统清除) 。该研究探讨了非快速眼动(NREM)睡眠期间,脑内淋巴系统(glymphatic system)清除废物的机制。研究团队利用多种技术,包括光遗传学、光纤光度法等,揭示了去甲肾上腺素NE) 水平的缓慢波动与血管和脑脊液 (CSF) 动态的紧密关联。

研究团队首先采用了光纤光度法,这是一种实时、无创且高灵敏度的监测方法,能够精确记录小鼠在不同睡眠阶段的NE水平。通过这种技术,团队不仅能够记录小鼠清醒状态、非快速眼动 (NREM) 睡眠以及快速眼动 (REM) 睡眠期间的NE波动,还能同步监测血液和脑脊液中的动态变化。此实验的初步结果揭示了NE的波动与血管周期性收缩和舒张紧密相关,尤其是在NREM睡眠阶段。具体而言,研究人员发现,在NREM睡眠过程中,NE水平的缓慢波动与血管的收缩和舒张呈现出显著的同步变化。这种波动与血管运动之间的关系暗示着NE可能在驱动血管运动、调节血流以及促进脑脊液流动方面发挥重要作用。血管的收缩和舒张是由平滑肌细胞的活动所调控,而NE作为一种神经递质,具有调节血管平滑肌收缩的功能。NE的释放促使平滑肌细胞收缩,从而引发血管的收缩和舒张波动。这一过程不仅影响血流的速度,还可能对脑脊液的流动产生直接的推动作用。CSF作为一种重要的生理液体,其流动对于废物清除、代谢废物的排除以及大脑健康至关重要。因此,NE波动在这一过程中扮演了双重角色:既是调控血管运动的关键因子,又通过血管运动间接促进CSF流动。

为了进一步确认NE波动是否直接驱动血管运动并进而影响CSF流动,研究团队运用了光遗传学技术。这项技术利用光控制特定神经群体的活动,研究人员通过对蓝斑核 (LC) 进行光遗传刺激,从而精确控制LC的神经活动。蓝斑核是中枢神经系统中的一个重要区域,主要负责去甲肾上腺素的合成和释放。LC的活动直接影响着NE的分泌,因此,研究人员通过操控LC的活动来改变NE的释放情况,进而观察其对血管运动和CSF流动的影响。实验结果表明,通过光遗传学刺激LC,NE的释放显著增加,这一变化促使血管发生明显的收缩和舒张,进一步增强了CSF的流动。这一发现明确证明了NE波动通过调节血管运动作为“泵”作用来促进CSF流动的假设。具体来说,NE的波动使得血管平滑肌细胞发生收缩和舒张周期性波动,这种血管运动对于CSF的有效循环和流动至关重要。此实验为NE波动在脑脊液流动中的作用提供了强有力的实验支持。

在进一步的研究中,研究团队应用了唑吡坦 (zolpidem) ,一种常见的睡眠药物,来探讨药物对NE波动和CSF流动的影响。唑吡坦作为一种GABA受体激动剂,常用于改善睡眠,其对中枢神经系统的抑制作用已被广泛研究。在实验中,研究人员通过注射唑吡坦来干预小鼠的神经系统,观察唑吡坦对NE波动和CSF流动的影响。实验结果显示,唑吡坦显著抑制了NE的波动,这一变化导致了血管运动的减弱,并且CSF流动也出现了明显的减少。这个结果进一步验证了NE波动在维持脑内淋巴系统功能中的关键作用。脑脊液的流动不仅有助于清除代谢废物,还能为神经元提供必要的营养物质。因此,NE的波动对于维持正常的脑脊液流动和废物清除机制至关重要。唑吡坦对NE波动的抑制作用,可能会对脑内废物的清除产生不利影响,从而影响大脑健康。这一发现提示,药物对NE波动的调节可能是临床上考虑药物副作用时需要重点关注的方面。

为了更直观地观测CSF在脑内的流动情况,研究团队使用了荧光标记的CSF示踪剂。这种示踪剂可以在注射到脑脊液中后,通过荧光成像技术实时监测CSF的流动动态。研究人员将荧光标记的示踪剂通过枕大池注射进入小鼠的脑脊液中,并结合光纤光度法和微型镜头成像技术,进行动态观测。实验结果进一步验证了NE波动通过血管运动促进CSF流动的假设。通过实时监测,研究人员观察到,NE波动驱动的血管运动显著增强了CSF的流动,特别是在脑脊液的排放和废物清除过程中,这一机制起到了至关重要的作用。CSF的流动不仅涉及废物的清除,还与神经系统的代谢平衡、细胞营养供应等生理过程密切相关。NE波动对这一过程的调节作用为我们深入理解大脑的自我清洁机制提供了重要线索。

通过这些实验和技术,研究团队系统地解析了NE波动、血管运动和CSF流动之间的复杂关系,提出了一种新的睡眠功能理论,对神经科学领域具有重要的推动作用:明确了NE波动在睡眠期间脑内废物清除过程中的核心作用:NE驱动的血管运动是NREM睡眠期间脑内淋巴系统清除废物的关键机制;NE波动和血管运动之间的同步关系对于促进CSF流动至关重要。临床上常见的抗失眠药物如唑吡坦抑制了这一过程,可能不利于脑内废物的清除。

本研究为理解睡眠在预防和治疗神经退行性疾病中的作用提供了新见解,尤其是针对阿尔茨海默病等与废物积累相关的疾病。此外,研究揭示了脑内液体动力学的新机制,为未来开发促进脑内废物清除的干预措施提供了理论基础,同时也对睡眠药物的安全性和有效性提出了新的评价标准。

图片示意:非快速眼动(NREM)睡眠期间,去甲肾上腺素(NE)的波动驱动了脑血量和脑脊液(CSF)的同步变化,促进了脑内淋巴系统的清除。光遗传学和药理学的操控实验确认,受NE调控的血管运动作为大脑液体运输的“泵”发挥作用。蓝斑核释放的NE在NREM睡眠中驱动缓慢的血管运动,NE的缓慢波动控制了血液和CSF体积的相反变化,NREM睡眠期间NE波动的频率预测了脑内淋巴系统的清除效率。此外,睡眠辅助药物唑吡坦抑制了NE波动和脑内淋巴系统的流动。

https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.11.027

制版人:十一

BioART战略合作伙伴

(*排名不分先后)

BioART友情合作伙伴

(*排名不分先后)

转载须知

【原创文章】BioArt原创文章,欢迎个人转发分享,未经允许禁止转载,所刊登的所有作品的著作权均为BioArt所拥有。BioArt保留所有法定权利,违者必究。

BioArt

Med

Plants

人才招聘

会议资讯

近期直播推荐

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
孙道临外孙女曝近照 眉眼像外公 一脸富贵相 气质像王文娟 恬静又漂亮

孙道临外孙女曝近照 眉眼像外公 一脸富贵相 气质像王文娟 恬静又漂亮

科学发掘
2025-09-18 16:34:28
中方担心的发生了,300辆列车滞留边境,白俄增兵,中欧班列已断

中方担心的发生了,300辆列车滞留边境,白俄增兵,中欧班列已断

壹知眠羊
2025-09-16 19:30:06
德甲联赛:男单大爆冷!世界第八遭遇2连败,樊振东带队排名第3

德甲联赛:男单大爆冷!世界第八遭遇2连败,樊振东带队排名第3

国乒二三事
2025-09-19 06:50:45
实地探访西贝线下门店,饭点高峰期没人就餐,多年老粉选择退卡

实地探访西贝线下门店,饭点高峰期没人就餐,多年老粉选择退卡

娱小北
2025-09-18 17:10:21
朝鲜副国级高官叛逃脱北,曝光金家秘闻:酒池肉林、80万买轩尼诗

朝鲜副国级高官叛逃脱北,曝光金家秘闻:酒池肉林、80万买轩尼诗

猫眼观史
2024-03-25 14:31:14
“鸭中贵族”柯尔鸭跌落神坛:从上万元一只到100元2只

“鸭中贵族”柯尔鸭跌落神坛:从上万元一只到100元2只

上游新闻
2025-09-18 13:48:07
难怪窦骁要离婚?何超莲黑瘦个子矮小像野人,才34岁就变成饼脸大妈

难怪窦骁要离婚?何超莲黑瘦个子矮小像野人,才34岁就变成饼脸大妈

八卦王者
2025-09-19 10:04:38
内塔尼亚胡不装了,放话要报复中国,中方的回应,给美以提了个醒

内塔尼亚胡不装了,放话要报复中国,中方的回应,给美以提了个醒

天气观察站
2025-09-18 16:09:02
科技部:C919目前累计获得国内外订单超过1000架

科技部:C919目前累计获得国内外订单超过1000架

红星新闻
2025-09-18 16:18:31
翟欣欣获刑12年!曾索要千万逼死前夫,苏享茂哥哥曾称庭审当天才第一次听她说对不起

翟欣欣获刑12年!曾索要千万逼死前夫,苏享茂哥哥曾称庭审当天才第一次听她说对不起

极目新闻
2025-09-19 10:48:16
丁宁现状:退役4年拒绝国乒安排,如今是北大教师,年薪30万够了

丁宁现状:退役4年拒绝国乒安排,如今是北大教师,年薪30万够了

揽星河的笔记
2025-09-19 11:09:01
波兰找借口不让中欧班列过境通行?中国劝也不听

波兰找借口不让中欧班列过境通行?中国劝也不听

梁讯
2025-09-18 17:16:23
张学良大姐张首芳,提菜刀砍张作霖,婚后被丈夫家暴,潦倒而死

张学良大姐张首芳,提菜刀砍张作霖,婚后被丈夫家暴,潦倒而死

蜉蝣说
2025-09-12 15:41:50
美国慌了!中国竟然出现第二个钱学森千方百计的提出各种无理要求

美国慌了!中国竟然出现第二个钱学森千方百计的提出各种无理要求

老范谈史
2025-09-17 15:32:08
北京大学副校长明明是副厅级,何时成了中管干部?原来真的搞错了

北京大学副校长明明是副厅级,何时成了中管干部?原来真的搞错了

鬼菜生活
2025-09-19 10:41:20
辽宁各地2025年1-8月财政收入排行:大连屈居第二,锦州增长14.2%

辽宁各地2025年1-8月财政收入排行:大连屈居第二,锦州增长14.2%

水又木二
2025-09-19 14:06:54
广东初中毕业女孩为一万月薪“硬刚”老板火遍全网,网友评价:本科看了崩溃,硕士看了流泪.....

广东初中毕业女孩为一万月薪“硬刚”老板火遍全网,网友评价:本科看了崩溃,硕士看了流泪.....

桌子的生活观
2025-09-19 12:48:08
任重一家首尔旅游,2岁女儿露脸超像爸,孙骁骁指点老公一脸凶相

任重一家首尔旅游,2岁女儿露脸超像爸,孙骁骁指点老公一脸凶相

寻墨阁
2025-09-19 14:11:21
宋伊人新片遭抵制!长相平平却资源逆天,于正对她的评价一针见血

宋伊人新片遭抵制!长相平平却资源逆天,于正对她的评价一针见血

古希腊掌管月桂的神
2025-09-19 14:53:33
华为一大批手机突然降价

华为一大批手机突然降价

科技头版Pro
2025-09-18 15:04:50
2025-09-19 18:35:00
BioArt incentive-icons
BioArt
探索生物艺术之奥秘
7964文章数 18454关注度
往期回顾 全部

科技要闻

直击iPhone 17开售:消费者偏爱银色橙色

头条要闻

翟欣欣与前夫聊天记录披露 前夫跳楼前被骂"不得好死"

头条要闻

翟欣欣与前夫聊天记录披露 前夫跳楼前被骂"不得好死"

体育要闻

从轮椅到铜牌 他熬了7年:下个目标唱国歌!

娱乐要闻

全智贤被全面抵制!相关代言评论区沦陷

财经要闻

"矿霸"填埋万吨危废 当地政府成立调查组

汽车要闻

对话周光:一个技术理想主义者的“蜕变”

态度原创

健康
房产
本地
手机
数码

内分泌科专家破解身高八大谣言

房产要闻

好猛!海南楼市,一批王炸楼盘杀出!

本地新闻

大学生军训哪家强,广西申请“出战”!

手机要闻

野心勃勃!追觅官宣进军手机市场,势与华为、小米“三分天下”

数码要闻

酷睿Ultra 5高端型号价格也跳水,装机配置赶快安排上

无障碍浏览 进入关怀版