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Nature颠覆发现:中枢神经系统中的淋巴管

来源:生物通 2015-06-03 13:28

一项惊人的研究发现颠覆了数十年来的教科书,来自弗吉尼亚大学医学院的研究人员确定了:大脑是通过从前认为不存在的一些脉管直接与免疫系统相连。在全身的淋巴系统已得到如此彻底定位的情况下,这些脉管还可以逃避人们的检测本身就令人惊讶,而这一研究发现的真正意义则在于:它将有可能对从自闭症、阿尔茨海默氏症到多发性硬化症等一些神经系统疾病的研究和治疗造成重要的影响。这项重要的研究发布在6月1日的《自然》(Nature)杂志上。

弗吉尼亚大学医学院神经科学教授、脑免疫学和神经胶质(BIG)中心主任Jonathan Kipnis博士说:“不要再问‘我们要如何研究大脑的免疫反应?’‘为什么多发性硬化症患者会受到免疫攻击?’现在我们可以从机制上解答这些问题。因为大脑像所有其他的组织一样,通过脑膜淋巴管与外周免疫系统连接。这完全改变了我们认识神经—免疫互作的方式。在此之前我们一直将其视作是无法进行研究的深奥的东西。现在我们可以提出一些机制问题。”

Kipnis说:“我们相信每一个神经系统疾病都具有免疫因素,这些脉管或许扮演了重要的角色。很难想象,这些脉管会与具有免疫因素的神经系统疾病无关。”

人体新发现

弗吉尼亚大学医学院神经科学系主任Kevin Lee描述了他听到Kipnis实验室的研究发现时的反应。“当这些人第一次向我展示基本结果时,我只说了一句话:‘它们将会改写教科书。’过去从未发现过针对中枢神经系统的淋巴系统。最初这一独特的观察发现就非常的明确——自那以后他们还完成了许多的研究来支持这一研究发现——它将从根本上改变人们对中枢神经系统和免疫系统关系的看法。”

实际上Kipnis一开始持怀疑态度。“我真的无法相信在人体中存在一些我们没有认识到的结构。我认为身体已经被标识出来了。我认为在大约上世纪中叶发现过程便已结束。”

‘隐藏得非常好’

Kipnis实验室博士后Antoine Louveau的研究工作使揭示这一发现成为可能。在Louveau开发出一种方法将小鼠的脑膜附着到一张载玻片上可以整体检测它们时发现了这些脉管。他说:“事实上这相当的容易。只有一个窍门:我们将脑膜固定在头盖骨内,因此这一组织是在它的生理状态下被固定,然后我们仔细分析了它。如果我们以其他的方式这样做,那就不会奏效。”

在注意到他的载玻片上一些免疫细胞的分布呈现脉管样模式之后,他检测了淋巴管,发现它们在那里。Louveau回忆起那一刻说道:“我将Jony Kipnis叫到显微镜旁,我说‘我认为我们获得了一些东西。’”

在谈到大脑的淋巴管一直以来是如何成功逃脱注意时,Kipnis认为它们“隐藏得非常好“,并指出它们跟随一条主要血管进入到了静脉窦中——这是一个难于成像的区域。“由于如此的接近血管,就错过了它。如果你不知道你在探求什么,你就只能错过它。”

Kipnis 指出“对这些脉管进行活体成像对于证实它们的功能至关重要,没有与神经科学助理教授、BIG中心成员Tajie Harris的合作不可能做到这一点。”

阿尔茨海默氏症,自闭症,多发性硬化症以及其他

意外发现淋巴管的存在提出了许多现在需要解答的,关于大脑和疾病运作机制的问题。以阿尔茨海默氏症为例。Kipnis 说:“在阿尔茨海默氏症中,大脑内累积了一些大的蛋白质团块。我们认为有可能是因为这些脉管无法有效清除它们,它们才在大脑中累积。”他指出这些脉管看起来随年龄而改变,因此它们在衰老中所起的作用是另一个有待探索的途经。鉴于出现了科学界一直坚持不存在的东西,必须要重思从自闭症到多发性硬化症等众多其他的神经系统疾病。

生物谷推荐的英文文献

Structural and functional features of central nervous system lymphatic vessels

doi:10.1038/nature14432

One of the characteristics of the central nervous system is the lack of a classical lymphatic drainage system. Although it is now accepted that the central nervous system undergoes constant immune surveillance that takes place within the meningeal compartment1, 2, 3, the mechanisms governing the entrance and exit of immune cells from the central nervous system remain poorly understood4, 5, 6. In searching for T-cell gateways into and out of the meninges, we discovered functional lymphatic vessels lining the dural sinuses. These structures express all of the molecular hallmarks of lymphatic endothelial cells, are able to carry both fluid and immune cells from the cerebrospinal fluid, and are connected to the deep cervical lymph nodes. The unique location of these vessels may have impeded their discovery to date, thereby contributing to the long-held concept of the absence of lymphatic vasculature in the central nervous system. The discovery of the central nervous system lymphatic system may call for a reassessment of basic assumptions in neuroimmunology and sheds new light on the aetiology of neuroinflammatory and neurodegenerative diseases associated with immune system dysfunction.

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