大脑并非“免疫孤岛”
传统生物学认为,中枢神经系统与身体其他部分相互隔离。血脑屏障像一道严密的围墙,阻止免疫细胞和外来物质随意进出,以免娇嫩的神经组织被炎症损伤。但近年来,这一观点不断被挑战。
科学家在小鼠和人类组织中发现了微小的物理通道,它们把大脑外层保护膜与颅骨内部的骨髓直接连接起来。骨髓是骨骼里海绵状的组织,负责制造血细胞和免疫细胞。通过这些通道,脑脊液可以离开大脑,与颅骨中的免疫细胞互动。脑脊液是包围并缓冲大脑和脊髓的无色液体,也像神经系统的“排污系统”。
用影像追踪脑脊液去向
为了弄清活人体内这套液体系统如何运作,浙江大学的研究团队组织了一项影像学研究。研究由Ying Zhou、Haidi Jin和Min Lou领导,成果发表在《eLife》上。他们招募了87名因各种神经系统疾病已经预约腰椎穿刺的患者。
医生把一种叫钆的造影剂注入患者下背部的脑脊液中。钆在磁共振成像(MRI)上会亮起来,研究人员因此能追踪液体沿脊柱向上进入头部的过程。患者在注射前以及注射后4.5小时、15小时和39小时分别接受MRI扫描。
分析集中在颅骨骨髓的三个区域:头顶靠近上矢状窦的位置、颅侧靠近外侧裂的位置,以及颅底靠近小脑延髓池的位置。为了测量造影剂浓度,研究者把颅骨骨髓的信号与眼球内的信号做比值。眼球内液体不吸收造影剂,可以作为稳定基线。
参与者还填写了问卷,评估过去一个月的睡眠质量,包括睡眠时长和夜间干扰。患者出院一个月后,研究人员通过电话测试评估其注意力、语言、记忆和定向力等认知表现。
液体确实流入颅骨,但速度不均
MRI显示,造影剂从脑脊液直接进入了颅骨骨髓。不过,液体移动速度因解剖区域而异。头顶区域的骨髓最快接收到液体,大多数患者在4.5小时标记时造影剂达到峰值。
颅底骨髓的液体移动则慢得多。一半患者的造影剂直到注射后15小时才在该区域达到峰值。研究者推测,液体可能通过颅骨与大脑之间的其他路径,优先快速到达头顶,而绕过了某些区域。
哪些因素拖慢了“排污”?
研究者进一步分析影响头顶区域引流速度的生理因素。结果发现,年龄较大、高血压和糖尿病都与液体进入颅骨骨髓变慢相关。女性患者也比男性患者引流更慢。
引流模式还与全身炎症迹象有关。引流较慢的患者血液中中性粒细胞比例较高,而单核细胞和淋巴细胞比例较低。中性粒细胞和单核细胞是应对感染和损伤的白细胞。这提示,体内较高水平的炎症可能限制了脑脊液流入颅骨骨髓。
睡眠差、认知低与引流慢彼此关联
问卷结果揭示了引流、睡眠和记忆之间的联系。自报睡眠质量较差的患者,头顶颅骨骨髓的引流更慢。引流较慢也与电话认知测试得分较低相关。
通过统计分析,研究者探讨了这套引流系统是否可能连接“睡眠差”与“记忆问题”之间的已知缺口。计算显示,引流速度大约解释了睡眠差与较低认知得分之间38%的统计关联。研究团队提出一个可能路径:睡眠障碍可能加重炎症,炎症再拖慢液体引流,进而促进认知下降。
结论需谨慎,但方向值得关注
这项研究依赖观察性数据,因此不能证明引流慢会导致认知下降或睡眠问题。统计关联只说明这些变量一起变化。此外,所有参与者本身都患有神经系统疾病,如周围神经病或脑炎。没有健康对照组,尚不清楚这些液体动力学在普通人群中是否相同。
睡眠和认知的测量也有局限。研究者依靠自报问卷和电话访谈,而非客观生理测量。临床睡眠研究通过脑电波测量,能更准确地反映特定睡眠阶段与液体流动的关系。
对影像时间线的解读同样需要谨慎。研究者把4.5小时较高的MRI信号视为引流效率指标,但早期时间点可能只代表液体进入骨髓,后期扫描或许更能反映液体从组织中清洗出去。未来需要更密集的扫描间隔,才能绘制液体进入和离开颅骨的精确时间表。
论文题目为《Skull Bone Marrow Drainage and Its Associations with Inflammation, Sleep Quality, and Cognitive Performance》,作者包括Ying Zhou、Haidi Jin、Xiao Zhu、Yifei Li、Ziyu Zhou、Xin Huang、Huihong Ke、Mengmeng Fang、Jianzhong Sun和Min Lou。
给普通读者的启示
这项研究让我们看到,大脑与免疫系统之间并非完全隔绝,脑脊液可以直接流入颅骨骨髓。虽然因果关系尚未确定,但睡眠、炎症、脑内液体清除和认知功能之间可能存在一张相互影响的网络。保持良好睡眠、控制血压和血糖,或许不仅有益心血管健康,也可能为大脑的“排污系统”创造更好的工作条件。