劉 芳，張 煒，王 娟，暢雪麗，張 晶，郭軍紅

阿爾茨海默病(Alzheimer′s disease，AD)是一種嚴(yán)重的、年齡相關(guān)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)變性病，主要表現(xiàn)為進(jìn)行性的認(rèn)知功能障礙，同時(shí)伴有精神行為異常和日常生活能力下降[1]。AD特征性病理改變包括腦內(nèi)出現(xiàn)β-淀粉樣蛋白(amyloid β protein，Aβ)沉積，神經(jīng)元內(nèi)出現(xiàn)過(guò)度磷酸化Tau蛋白聚集形成的神經(jīng)原纖維纏結(jié)(neurofibrillary tangles，NFTs)以及大量的神經(jīng)元丟失與腦萎縮[1]。AD是最常見(jiàn)的癡呆類(lèi)型，目前全球有超過(guò)3 000萬(wàn)例病人，隨著人口老齡化進(jìn)程的加劇，這個(gè)數(shù)字還在繼續(xù)攀升，預(yù)計(jì)40年后將增加至1.2億人[2]。我國(guó)AD病人數(shù)量也在持續(xù)增長(zhǎng)，1990年時(shí)尚不足200萬(wàn)人，2010年已接近600萬(wàn)人[3]。而且，AD的花費(fèi)相當(dāng)驚人，目前我國(guó)AD病人單人年花費(fèi)已達(dá)15萬(wàn)元[4]，給社會(huì)和家庭造成了沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[5]。AD已成為亟待解決的公共衛(wèi)生問(wèn)題。然而，直到目前為止，仍然缺乏治愈AD的藥物，大量臨床試驗(yàn)以失敗告終，究其原因，主要是對(duì)病因、發(fā)病機(jī)制的了解仍不全面[6]。 傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為中樞神經(jīng)系統(tǒng)不存在襯有內(nèi)皮細(xì)胞的淋巴管，也不存在淋巴循環(huán)。近年來(lái)，研究證實(shí)中樞神經(jīng)系統(tǒng)確實(shí)存在淋巴循環(huán)，清除腦組織中的大分子代謝廢物是其主要生理功能之一，而蛋白質(zhì)異常沉積是AD的病理特點(diǎn)。有研究表明中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴循環(huán)功能受損可能參與了AD的發(fā)病過(guò)程。本研究對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴循環(huán)與AD之間的關(guān)系以及相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴循環(huán)

腦組織代謝形成的蛋白質(zhì)廢物通過(guò)多種途徑清除，包括血腦屏障、酶降解及中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴循環(huán)。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為經(jīng)血腦屏障清除占據(jù)主要地位，但最新的研究發(fā)現(xiàn)，中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴循環(huán)在大分子廢物的清除上發(fā)揮著更為重要的作用[7-8]。中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴循環(huán)包括膠質(zhì)淋巴系統(tǒng)和腦膜淋巴管兩部分。膠質(zhì)淋巴系統(tǒng)是一個(gè)由星形膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的可促進(jìn)腦內(nèi)廢物清除的腦脊液-腦組織液交換流動(dòng)系統(tǒng)，主要包括動(dòng)脈周?chē)g隙、星形膠質(zhì)細(xì)胞足突上的水通道蛋白-4(aquaporin-4，AQP4)及靜脈周?chē)g隙[9]。膠質(zhì)淋巴系統(tǒng)/腦膜淋巴管的工作模式(見(jiàn)圖1)：蛛網(wǎng)膜下腔的腦脊液沿動(dòng)脈周?chē)g隙進(jìn)入腦的深部，經(jīng)AQP4的介導(dǎo)流入腦組織間隙(腦脊液→組織液)，并推動(dòng)腦組織液經(jīng)靜脈周?chē)g隙回到蛛網(wǎng)膜下腔(組織液→腦脊液)，由上述循環(huán)進(jìn)入腦脊液的蛋白質(zhì)廢物最終經(jīng)腦膜淋巴管被送至頸深淋巴結(jié)處理。

圖1 膠質(zhì)淋巴系統(tǒng)/腦膜淋巴管工作模式圖[10]

1.1 膠質(zhì)淋巴系統(tǒng) 在大腦皮層表面，腦動(dòng)脈穿過(guò)充滿(mǎn)腦脊液的蛛網(wǎng)膜下腔延伸為軟腦膜動(dòng)脈，后者進(jìn)入腦實(shí)質(zhì)中滋養(yǎng)腦組織。在腦實(shí)質(zhì)內(nèi)包繞在動(dòng)脈周?chē)拈g隙稱(chēng)為動(dòng)脈周?chē)g隙，與蛛網(wǎng)膜下腔相聯(lián)系，隨著動(dòng)脈分支變?yōu)樾?dòng)脈和毛細(xì)血管以及毛細(xì)血管匯聚為靜脈，動(dòng)脈周?chē)g隙內(nèi)的腦脊液繼續(xù)流入小動(dòng)脈、毛細(xì)血管和小靜脈的血管周?chē)g隙[11]。為明確血管周?chē)g隙在腦脊液與腦組織液間物質(zhì)交換中的作用，有研究將熒光示蹤劑注入小鼠的小腦延髓池，利用雙光子顯微鏡動(dòng)態(tài)觀察到注入腦脊液的熒光示蹤劑首先流入動(dòng)脈周?chē)g隙(非靜脈周?chē)g隙)，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，示蹤劑繼續(xù)沿著小動(dòng)脈的周?chē)g隙進(jìn)入大腦深部，而后小分子示蹤劑進(jìn)入組織液中，在經(jīng)歷更長(zhǎng)的時(shí)間之后(大約1 h之后)，示蹤劑在毛細(xì)血管和小靜脈的血管周?chē)g隙中濃度升高，并沿著靜脈周?chē)g隙回到腦脊液中[5]。

AQP4是大腦內(nèi)分布最廣泛的水通道蛋白，在星形膠質(zhì)細(xì)胞足突表面高度集中[12-13]。AQP4是腦脊液在血管周?chē)g隙與腦組織液間交換的主要通道，是膠質(zhì)淋巴系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)[8]。將顯影劑注入小鼠腦室后短時(shí)間內(nèi)即在腦實(shí)質(zhì)中觀察到顯影劑的存在，最終回到靜脈血管周?chē)g隙。但將顯影劑注入AQP4-/-轉(zhuǎn)基因小鼠腦室，進(jìn)入腦實(shí)質(zhì)的顯影劑顯著減少；如果將顯影劑直接注入腦實(shí)質(zhì)，顯影劑的清除速度會(huì)顯著減慢[13]。

1.2 腦膜淋巴管 淋巴系統(tǒng)在體內(nèi)廣泛分布，幫助清除組織內(nèi)過(guò)量的水分和大分子物質(zhì)。過(guò)去并不認(rèn)為中樞神經(jīng)系統(tǒng)存在淋巴管，因此，對(duì)大腦怎樣清除組織中的大分子廢物存在疑問(wèn)，有觀點(diǎn)認(rèn)為大分子廢物經(jīng)蛛網(wǎng)膜顆粒進(jìn)入靜脈系統(tǒng)是膠質(zhì)淋巴系統(tǒng)的下游[14]。Koh等[15]研究發(fā)現(xiàn)相當(dāng)可觀的一部分腦脊液被引流至顱外的淋巴結(jié)和淋巴系統(tǒng)，但是很長(zhǎng)一段時(shí)間都不清楚腦脊液經(jīng)過(guò)怎樣的途徑進(jìn)入了淋巴循環(huán)。Aspelund等[14]研究發(fā)現(xiàn)在小鼠的硬腦膜中存在淋巴管網(wǎng)絡(luò)。腦膜淋巴管從臨近的蛛網(wǎng)膜下腔中吸收腦脊液，并在顱骨基底部處將腦脊液注入頸淋巴結(jié)。人類(lèi)硬腦膜中同樣存在淋巴管網(wǎng)絡(luò)[16]。腦膜淋巴管毀損后，腦內(nèi)大分子廢物的清除速度將明顯減慢[17]。

2 AD與中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴循環(huán)

AD的兩個(gè)主要神經(jīng)病理學(xué)特征是Aβ沉積和過(guò)度磷酸化tau蛋白聚集[18]。近年有研究發(fā)現(xiàn)大腦類(lèi)淋巴系統(tǒng)在Aβ、tau蛋白等大分子代謝產(chǎn)物的清除方面發(fā)揮重要的作用[7，19]。

2.1 Aβ蛋白與大腦類(lèi)淋巴系統(tǒng) 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明，Aβ主要通過(guò)膠質(zhì)淋巴系統(tǒng)/腦膜淋巴管途徑清除[20]。將熒光標(biāo)記的Aβ注入小鼠腦實(shí)質(zhì)中，1 h后檢測(cè)腦實(shí)質(zhì)中殘余Aβ以評(píng)價(jià)清除能力，野生型小鼠腦實(shí)質(zhì)內(nèi)的Aβ被迅速清除，而AQP4基因(編碼AQP4)敲除小鼠的清除能力下降了55%～65%[21-22]。

腦膜淋巴管廣泛存在于人與動(dòng)物硬腦膜中，是膠質(zhì)淋巴系統(tǒng)/腦膜淋巴管途徑清除Aβ等大分子廢物的必經(jīng)之路[7，10，16，23]。將熒光標(biāo)記的Aβ注入腦實(shí)質(zhì)1 h后，損毀腦膜淋巴管的小鼠腦組織Aβ殘余量2倍于未損毀小鼠[17]。腦膜淋巴管損毀6周后，轉(zhuǎn)基因AD小鼠海馬Aβ累積量成倍增長(zhǎng)，認(rèn)知功能進(jìn)一步下降[17]。頸深淋巴結(jié)接受腦膜淋巴管引流的淋巴液，結(jié)扎后也會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)基因AD小鼠海馬與皮層Aβ斑塊增多、認(rèn)知功能惡化[24]。

Aβ沉積于硬腦膜反映腦膜淋巴管功能異常。低月齡轉(zhuǎn)基因AD小鼠腦膜淋巴管功能正常、Aβ清除通暢，盡管Aβ產(chǎn)生增多，但其硬腦膜并無(wú)Aβ沉積[17]。如果預(yù)先損毀腦膜淋巴管，將有大量Aβ沉積于低月齡轉(zhuǎn)基因小鼠的硬腦膜[17]。不同于健康老年人，散發(fā)性病人的硬腦膜上有大量Aβ沉積，提示散發(fā)性病人腦膜淋巴管功能下降[17]。但是腦膜淋巴管功能下降與發(fā)病之間的時(shí)間關(guān)系并不清楚。目前已知的是，年齡不僅是散發(fā)性最重要的危險(xiǎn)因素，也與腦膜淋巴管功能息息相關(guān)。老年小鼠(20～24月齡)腦膜淋巴管引流量?jī)H為年輕小鼠(2月齡)的1/2[7，17]。考慮到腦內(nèi)Aβ增多是發(fā)病過(guò)程中的始動(dòng)因素，腦膜淋巴管在Aβ清除中所占據(jù)的主要地位以及散發(fā)性病人腦膜淋巴管功能退化，老化導(dǎo)致的腦膜淋巴管功能下降可能在散發(fā)性的發(fā)病中發(fā)揮了重要作用，但是目前還缺乏實(shí)質(zhì)性的證據(jù)。

2.2 Tau蛋白與大腦類(lèi)淋巴系統(tǒng) AD另一個(gè)重要的病理特征是過(guò)度磷酸化tau蛋白的積累，與腦內(nèi)Aβ斑塊共同導(dǎo)致神經(jīng)變性，正確清除過(guò)度磷酸化tau蛋白有助于防止AD的進(jìn)展[25]。近期的動(dòng)物研究證實(shí)大腦類(lèi)淋巴系統(tǒng)功能缺失延遲tau蛋白清除，加重tau病理學(xué)表現(xiàn)[19]。

多個(gè)研究已經(jīng)證實(shí)膠質(zhì)淋巴系統(tǒng)在清除Aβ中有重要作用。為研究Aβ是否也有清除tau蛋白的作用，Iliff等[26]觀察到AQP4基因敲除小鼠較對(duì)照組小鼠tau病理學(xué)加重，可加重大腦神經(jīng)變性，提示AQP4蛋白介導(dǎo)的膠質(zhì)淋巴系統(tǒng)對(duì)tau蛋白的清除有重要作用。為進(jìn)一步探索硬腦膜淋巴管在tau蛋白清除的作用，Patel等[19]將近紅外吸收染料與tau蛋白結(jié)合注射入小鼠腦實(shí)質(zhì)48 h及72 h后，通過(guò)熒光分子斷層掃描和熒光定量檢測(cè)觀察到腦膜淋巴管功能缺損的小鼠大腦tau蛋白殘余量是對(duì)照組的2倍；檢測(cè)48 h后血漿中tau蛋白殘余量，觀察到相似結(jié)果，提示在硬腦膜淋巴管功能缺失情況下，細(xì)胞外tau蛋白沒(méi)有從中樞神經(jīng)系統(tǒng)向周?chē)行宄?。上述兩?xiàng)研究證實(shí)膠質(zhì)淋巴系統(tǒng)和腦膜淋巴管協(xié)同作用最終完成tau蛋白的清除，從而延緩AD的發(fā)生發(fā)展[19]。

3 小 結(jié)

關(guān)于大腦類(lèi)淋巴系統(tǒng)的研究至今幾乎都是在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物上開(kāi)展的，人體研究還鮮有報(bào)道。由于磁共振成像技術(shù)的使用，該情況將有望改善。淋巴管的體內(nèi)成像可以更詳細(xì)地研究廢物清除及其在各種神經(jīng)系統(tǒng)疾病的潛在異常[27-28]。一系列的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)增強(qiáng)的大腦淋巴清除功能對(duì)AD認(rèn)知障礙及病理改變有明顯改善，因此，可以考慮通過(guò)恢復(fù)或增強(qiáng)腦膜淋巴管功能，增加大腦類(lèi)淋巴系統(tǒng)清除大分子代謝產(chǎn)物。