文/郭伽(中國醫學科學院藥用植物研究所研究員)

  雖然我們大腦的重量大約只有成年人平均體重的2%，而腦細胞消耗的能量卻要占身體需要總能量的20%～25%。成年人的大腦每天要產生大約7克的蛋白質廢物。對於每個器官來說，清理出廢物和得到輸送來的營養物質具有同等重要的作用。但是，在大腦裡並沒有排泄廢物的淋巴系統。大腦如何清理廢物是個一直困惑神經學家的問題。

  研究人員很早就知道，脊髓和腦動脈、靜脈血管存在著空隙，這種空隙就是圍繞著動脈和靜脈血管的圓環形管狀隧道構成的兩個網路。這兩個管狀隧道網路的內壁是動脈和靜脈血管的外表面。星形膠質細胞是頭部神經系統細胞的支援細胞。這兩個管狀隧道網路的外壁是由星形膠質細胞的擴展狀末端足組成的。在過去，由於沒有能用來觀察動物腦組織活動的儀器，沒有人知道這兩個管狀隧道網路到底有什麼用處。

  由於小白鼠的腦結構和人的腦結構特別相似，用人工辦法迫使小白鼠的大腦產生蛋白質聚集物能重現老年癡呆症。2012年，美國羅切斯特大學的內德哥德和戈德曼開始研究，頭腦是否能利用這兩個管狀隧道網路排泄廢物的問題。他們用注射有色化合物使腦脊髓液染色和顯微技術結合對小白鼠的腦組織內部進行深度成像研究。

  他們觀察到，在麻醉狀態下，來自顱骨和腦組織之間蛛網膜下腔的腦脊髓液受動脈血流的推動，帶著蛋白質廢物和廢液沿著動脈血管周圍的管狀隧道網路流動。之後，通過星形膠質細胞擴展進入星形膠質細胞間的空隙，並繼續進入靜脈血管周圍的管狀隧道網路。接著，腦脊髓液就隨著靜脈血流流到頸部。然後，這樣的腦脊髓液進入淋巴系統，混入其他器官排泄的廢物從淋巴系統進入血液，再隨血流經過腎臟處理後排出體外。在追溯到頭腦裡有清除廢物的完整通道後，他們把這個通道命名為類淋巴系統。

  由於β-澱粉樣蛋白質在頭腦細胞間積累是引起癡呆症患者發病的原因，如果類淋巴系統發生故障，這種蛋白質廢物就會異常積累起來。很多癡呆症患者在癡呆症狀變得明顯之前睡眠困難已經持續很久了。流病學研究已經證明，在中年期就出現睡眠不好的人，他們的認知功能下降的危險增大。

  內德哥德和戈德曼推測，癡呆症患者的睡眠困難可能不是這種疾病的副作用，而可能是引起這種疾病的原因。為了驗證這種推測，兩位專家又用顯微鏡對小白鼠進行觀察。結果發現，當小白鼠處於清醒狀態時，類淋巴系統裡的腦脊髓液明顯減少；但是，在睡眠或麻醉作用開始後的幾分鐘裡，腦脊髓液的流入量明顯增加，因為，當小白鼠睡眠時，星形膠質細胞的收縮使其細胞間的空隙擴大，所以腦脊髓液在星形膠質細胞間流動的區域增加超過60%。

  他們的研究還顯示出，神經傳遞物質去甲腎上腺素是對類淋巴系統的體積改變起調節作用的物質。當小白鼠開始清醒時，頭腦裡的去甲腎上腺素濃度上升。在小白鼠睡眠時，頭腦裡的去甲腎上腺素幾乎消失。這證明，在小白鼠開始睡眠時，去甲腎上腺素的瞬間減少是引起星形膠質細胞收縮和使腦脊髓液動速度增加的原因。內德哥德和戈德曼的小白鼠實驗證明，在睡眠期間，類淋巴系統的確更明顯地從頭部移出β-澱粉樣蛋白質。在睡眠時要比清醒時清除廢物的速度快出兩倍多。