大脑废物清除系统问题可能构成多种痴呆症的基础,并有助于解释为何睡眠模式不良和高血压等心血管风险因素会增加痴呆风险。
剑桥大学研究人员领导的一项研究发现,在英国生物银行招募的4万名成年人中,脑脊液(CSF)——这种保护和清洁大脑的透明液体——运动受损可预测其晚年患痴呆症的风险。
该研究结果发表在《阿尔茨海默病》期刊上。
在健康大脑中,所谓的胶质淋巴系统负责清除毒素和废物,维持大脑健康。这一系统直到2012年才被发现,其功能是通过血管周围称为血管周围间隙的微小通道将脑脊液冲刷过大脑,收集废物后将其排出大脑,从而保持大脑清洁健康。
胶质淋巴系统被认为在预防多种常见痴呆症方面至关重要,这些疾病通常以大脑中毒性物质积累为特征——例如阿尔茨海默病表现为脑组织中淀粉样"斑块"和tau蛋白"缠结"的累积。
痴呆症最常见形式之一是血管性痴呆,由大脑供血减少引起。此类痴呆最常见的病因是脑小血管病,它影响大脑中的小血管。
但脑小血管病的影响更为深远,因为它还会与其他痴呆症相互作用并加剧病情。例如,一项针对美国修女的研究发现,在死后大脑显示阿尔茨海默病迹象的修女中,仅约半数出现痴呆症状;但如果她们同时患有脑小血管病,这一比例则升至约十分之九。
剑桥大学休·马库斯教授及其同事希望探究脑小血管病及其他心血管风险因素是否会损害胶质淋巴系统,以及这是否会进而增加痴呆风险。
此前仅能在小鼠身上研究胶质淋巴功能,但近期磁共振成像(MRI)扫描技术的进步使人类间接研究成为可能。
尽管如此,实际操作中仅适用于相对小规模人群。剑桥大学医学院学生陈宇桐开发了机器学习算法,能够大规模评估MRI扫描中的胶质淋巴功能。
研究团队将该算法应用于英国生物银行约4万名成年人的MRI扫描数据。他们发现,基线评估中与胶质淋巴功能受损相关的三个生物标志物——生物学特征——可预测随后十年内发生痴呆的风险。
其中之一是DTI-ALPS指标,用于测量水分子沿血管周围间隙的扩散情况;第二个是产生脑脊液的脉络丛大小;第三项指标反映了脑脊液流入大脑的流速。
剑桥大学临床神经科学系陈宇桐表示:"尽管我们必须谨慎对待间接标志物,但我们的工作在非常大规模队列中提供了有力证据,证明胶质淋巴系统紊乱在痴呆症中发挥作用。这令人振奋,因为它让我们能够思考:如何改善这一系统?"
进一步分析表明,多种心血管风险因素会损害胶质淋巴功能,从而增加痴呆风险,部分原因在于这些因素导致了MRI扫描中可见的脑小血管病。
第一作者洪慧(音译)现为浙江大学医学院附属第二医院放射科医生,她指出:"我们已有证据表明脑小血管病会加速阿尔茨海默病等疾病发展,现在我们找到了可能的解释。胶质淋巴系统紊乱很可能损害我们清除导致阿尔茨海默病的淀粉样蛋白和tau蛋白的能力。"
该研究提出了降低痴呆风险的可能途径。一是探索改善胶质淋巴功能的策略。睡眠在胶质淋巴功能中扮演重要角色,因此睡眠模式紊乱可能损害其清除毒素的能力。另一种可能是重新利用现有药物或开发新药来改善该系统功能。
另一途径是治疗高血压等血管风险因素。近期研究为此提供支持:例如SPRINT MIND试验显示,强化血压控制(维持收缩压低于120毫米汞柱)相比标准治疗组,认知能力下降或痴呆风险降低20%。
领导剑桥大学中风研究小组并担任剑桥克莱尔学堂研究员的马库斯教授表示:"我们早已知晓心血管风险因素对痴呆症的重要性,而我们的发现进一步强调了这种关联。至少四分之一的痴呆风险可归因于血压和吸烟等常见风险因素。如果这些因素损害胶质淋巴功能,我们就能进行干预。治疗高血压或鼓励人们戒烟是帮助胶质淋巴系统更好运作的可行方法。"
英国心脏基金会首席科学医学官布莱恩·威廉姆斯教授指出:"这项研究让我们深入了解大脑废物清除系统问题如何悄然增加晚年患痴呆症的几率。通过增进对胶质淋巴系统的理解,该研究为痴呆症治疗和预防开辟了令人兴奋的新研究途径,同时也强调了管理高血压等已知心血管风险因素对降低痴呆风险的重要性。"
更多信息:Hong, H 等人. 脑脊液动力学的MRI标志物可预测痴呆症并介导心血管风险影响,《阿尔茨海默病》(2025). DOI: 10.1002/alz.70699
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