Science：重大进展！发现大脑中的一个新的膜层保护和监测大脑

从神经网络的复杂性到基本的生物功能和结构，人类大脑只是不情愿地揭示了它的秘密。直到最近，神经成像和分子生物学的进步才使科学家能够在以前无法达到的细节水平上研究大脑，解开了它的许多奥秘。

在一项新的研究中，来自罗切斯特大学和哥本哈根大学转化神经医学中心联合主任Maiken Nedergaard以及哥本哈根大学神经解剖学教授Kjeld Møllgård医学博士及其团队描述了大脑解剖学的一个以前未知的组成部分，它既是一个保护屏障，也是免疫细胞监测大脑感染和炎症的平台。相关研究结果发表在2023年1月6日的Science期刊上，论文标题为“A mesothelium divides the subarachnoid space into functional compartments”。

这些作者改变了我们对人类大脑基本机制的理解，并在神经科学领域取得了重大发现，包括详细描述了以前被忽视的大脑神经胶质细胞的许多关键功能，以及大脑独特的废物清除过程，他们将这种废物清除过程命名为胶状淋巴系统（glymphatic system，也译为类淋巴系统）。

Nedergaard说，“如今发现了一个新的解剖结构，它隔离并帮助控制脑脊液（CSF）在大脑内部和周围的流动，使我们对CSF不仅在运输和清除大脑中的废物，而且在支持它的免疫防御方面发挥的复杂作用有了更多的了解。”

这项研究聚焦于包裹大脑的膜，它与身体的其他部分形成了一道屏障，并使得它沐浴在CSF中。传统的理解统称为脑膜层（meningeal layer），即一种由称为硬脑膜（dura mater）、蛛网膜（arachnoid mater）和软脑膜（pia mater）的多个层组成的屏障。

这些作者发现的一个新层将蛛网膜层下面的空间---蛛网膜下腔（subarachnoid space）---进一步分为两个隔间，这两个隔间由这个新层隔开，他们将这个新层命名为SLYM（Subarachnoidal LYmphatic-like Membrane，蛛网膜下腔淋巴样膜）。虽然这篇论文中的大部分实验描述了SLYM在小鼠中的功能，但他们也报告了它在成年人类大脑中的实际存在。

SLYM是一种称为间皮（mesothelium）的膜，已知间皮分布在身体的其他器官中，包括肺部和心脏。间皮通常包围和保护器官，并藏有免疫细胞。类似的膜可能存在于中枢神经系统的想法是Møllgård首先提出的一个问题。他的研究重点是发育神经生物学，以及保护大脑的屏障系统。

这个新膜层非常薄和精致，在厚度上仅由一个或几个细胞组成。然而，SLYM是一个紧密的屏障，只允许非常小的分子通过；它似乎将“干净”和“肮脏”的CSF分开。这最后一项观察提示了SLYM在胶状淋巴系统中可能发挥作用，胶状淋巴系统需要控制CSF的流动和交换，允许新鲜CSF的流入，同时将与阿尔茨海默病和其他神经系统疾病有关的有毒蛋白从中枢神经系统中冲走。这一发现将帮助科学家们更准确地理解胶状淋巴系统的机制。

SLYM与蛛网膜结构不相对应。图片来自Science, 2023, doi:10.1126/science.adc8810。

SLYM似乎对大脑的防御也很重要。中枢神经系统保持着自身的天然免疫细胞群体，而这个新膜层的完整性可防止外部免疫细胞进入。此外，SLYM似乎容纳着自身的中枢神经系统免疫细胞群体，这些免疫细胞利用SLYM在大脑表面进行监视，允许它们扫描通过的CSF以寻找感染的迹象。

SLYM的发现为进一步研究它在大脑疾病中的作用打开了大门。比如，这些作者指出，在炎症和衰老期间，更大和更多样化的免疫细胞集中在这个新膜层上。当这个新膜层在创伤性脑损伤期间破裂时，所造成的CSF流动的中断损害了胶状淋巴系统，使得非中枢神经系统中的免疫细胞进入大脑。

这些结果和类似的观察表明，像多发性硬化症、中枢神经系统感染和阿尔茨海默病等不同的疾病可能会被SLYM功能的异常所触发或恶化。他们还指出向大脑递送药物和基因疗法可能会受到SLYM功能的影响，这在开发新一代生物疗法时需要加以考虑。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

1. Kjeld Møllgård et al. A mesothelium divides the subarachnoid space into functional compartments. Science, 2023, doi:10.1126/science.adc8810.

2. Newly Discovered Anatomy Shields and Monitors Brain
https://www.urmc.rochester.edu/news/story/newly-discovered-anatomy-shields-and-monitors-brain