顛倒“黑白”的代價：控制大腦廢物清理的是晝夜節律，而非睡眠！_風聞

眾所周知，清除體內廢物是由淋巴系統所執行的一個重要生物學功能。淋巴系統存在於大多數身體器官和血管中，卻唯獨沒有延伸到大腦。

2012年，美國羅切斯特大學醫學中心（URMC）的研究人員發現了大腦中也存在廢物清理系統。他們將其稱為類淋巴系統。

大腦被蛛網膜包圍，浸在腦脊液（CSF）中。腦脊液通過由星形神經膠質細胞所控制的管道系統流入大腦內部，**類淋巴系統（glymphatic）**便是英文中神經膠質（glia）和淋巴（lymphatic）的合成詞。

次年，該團隊發現類淋巴系統在睡眠期間最為活躍。

近日，發表在**《Nature Communications（自然通訊）》**上的這項新研究，同一團隊發現控制類淋巴系統的是晝夜節律，即調節睡眠-清醒週期的生物鐘，而不是睡眠。

該研究通訊作者、URMC轉化神經醫學中心聯合主任、神經科學家Maiken Nedergaard説：“我們的新研究表明，類淋巴系統的功能不僅取決於睡眠或清醒，還依賴於受生物鐘調節的晝夜節律。”

Maiken Nedergaard

睡眠期間發生的過程之一是清除清醒時積聚在大腦中的有毒代謝產物，其中一種是β-澱粉樣蛋白，這是阿爾茲海默症的特徵之一。如果不及時清理掉，這種蛋白質將會不斷積聚，最終導致“大腦不乾淨”的神經退行性疾病。而且，基本上所有的神經退行性疾病都與這些細胞廢物的積聚有關。這也部分解釋了為什麼長期睡眠中斷是老年痴呆症等神經退行性疾病的早期徵兆。

在早期的研究中，Nedergaard的團隊發現，類淋巴系統是連接大腦血管的通道網絡。這些通道包含來自星形膠質細胞的突觸，它們貼附在血管壁周圍，並且表達着大量的水通道蛋白（AQP4）。

在睡眠期間，類淋巴系統隨着動脈搏動及時將腦脊液泵送到大腦外圍管道（內圈管道輸送血液），腦脊液快速流經腦組織，將多餘的蛋白和廢物一併清理掉，然後沿脊柱向下轉移到淋巴系統，廢物最終進入肝臟被分解。

但這項新研究表明，類淋巴系統的運轉是受生物鐘控制的，而非我們之前認為的睡眠。

對人類來説，晝夜節律調節着我們白天清醒和晚上睡覺之間的生理週期。

該研究第一作者、Nedergaard實驗室的助理教授Lauren Hablitz説：“因為這個週期也會影響類淋巴系統，所以我們的研究表明，靠白天打盹來彌補前一天晚上的睡眠不足，或者需要上夜班的人可能面臨着更高的神經系統疾病的風險。”

她補充説：“事實上，臨牀也研究表明，那些在白天補覺的人面臨痴呆症風險的風險要大得多，還可能出現其它的健康問題。”

齧齒動物的睡眠-清醒週期與人類是相反的。在這項最新的小鼠研究中，研究人員為了監測腦脊液在動物大腦中的流動，他們給小鼠注射了一種熒光示蹤劑，可以透過頭骨進行觀察。

結果表明，與小鼠活躍的夜間相比，白天時睡覺的小鼠大腦中的腦脊液流量增加了約53％。

最關鍵的是，即使研究人員對小鼠進行了晝夜麻醉，類淋巴系統的活動週期仍然持續。當他們把這些齧齒動物放在恆定的光照下10天時，情況依舊如此。

這強有力地證明，晝夜節律控制着類淋巴系統，因此人類在白天睡覺時可能無法讓這個“廢物清理系統”有效運轉。

最後，研究人員證實，流經大腦的腦脊液的晝夜節律調節依賴AQP4。

在經過基因修改缺少這種水通道蛋白的小鼠中，研究人員發現腦脊液隨着白天和夜晚潮汐式流動的現象完全消失。

紊亂的晝夜節律

研究人員指出，雖然還需要大量研究，但這項研究表明，擾亂晝夜節律會阻止大腦中有毒廢物被有效清除。這可能會導致具有神經退行性疾病（如阿爾茨海默症）特徵的慢性炎症。

他們總結道：“儘管類淋巴系統功能尚未在晝夜節律紊亂模型（例如倒班工作者）中被研究過，但已經確定的是，這種生活模式面臨着更高的神經退行性疾病風險。所有這些具有不同時間和生物學功能的晝夜節律相互作用影響着類淋巴系統的功能。瞭解這些有助於預防與晝夜節律紊亂相關的疾病發生率。”

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41467-020-18115-2