大脑睡眠时清除功能受抑，或加重阿尔茨海默病风险

找药助理

1244次浏览发布时间：2024-05-16 09:49:25

一项最近刊登在《自然神经科学》杂志上的研究指出，麻醉和睡眠期间大脑间隙会变窄。

睡眠表示身体处于一种脆弱的非活动状态。鉴于这种状态可能带来的风险，有人认为睡眠可能对身体有好处。有研究表明，睡眠可以帮助清除大脑中的毒素和代谢物，类似淋巴系统的功能。这一理念具有重要意义；例如，长期缺乏睡眠可能导致毒素清除功能下降，有可能加重阿尔茨海默病。

大脑中的毒素和代谢产物是如何被清除的仍不为人所知，关于清除机制和途径存在争议。根据淋巴系统假说，在非快速眼动睡眠时，由动脉脉搏搏动产生的静水压梯度驱动着液体流，主动清除脑实质中的溶质。此外，在使用镇静剂时，麻醉剂可以提高这一清除速率。至于睡眠是否会透过增加总体流量来促进清除速率的问题，目前尚无定论。

研究和结果

在这项研究中，科研人员测试了小鼠大脑中液体的流动和清除速率。首先，他们测定了荧光染料FITC-葡聚糖的扩散系数。他们将FITC-葡聚糖注射到小鼠的尾壳核中，然后在额叶皮质中测量荧光强度。

最初的实验是观察稳定状态的等待，利用小组织体积内的漂白染料，并通过未被漂白的染料进入漂白区域的移动速率来确定扩散系数。为验证这一方法，通过测量琼脂糖脑模体凝胶中FITC-葡聚糖的扩散率来实现，该凝胶已进行修改以模拟大脑的光吸收和光散射特性。

光的分布可视作半球状的高斯分布。荧光消退后30秒内记录荧光恢复的情况。研究者观察到记录的数据与理论预测的时间进程高度一致。此外，扩散系数的数值与无光漂白时采用的直接方法估计值一致。

进行接下来的实验，测量FITC-葡聚糖在体内的扩散系数。一旦注射到尾壳核，就能在额叶皮层中探测到它。荧光在注射后的6至7小时内达到峰值，然后以每小时6%的速度减弱。在下降阶段，我们记录下了白化的恢复过程。最后，荧光的回收率与理论预测吻合。

根据时间进程推算出有效的组织扩散系数，并确定警觉状态（睡眠、清醒和麻醉）。在所有警觉状态下的平均扩散系数为32.1 μm^2/s，对应于弯曲度 -2.5。这与啮齿动物新皮质的研究结果一致，表明FITC-葡聚糖在皮质内的运动主要是受扩散作用驱动。

需要注意的是，在麻醉或睡眠期间，扩散动力学没有差异。随后，研究团队对不同警觉状态下的脑间隙进行了测量。他们在小鼠中注射了生理盐水或麻醉剂，并使用了少量荧光染料AF488。据报告，这种染料能够自由移动到实质中，有助于准确地量化大脑的清除速率。此外，还对清醒和睡眠状态进行了比较。

在最高浓度下，给小鼠注射盐水的清除率为70%至80%，这意味着标准的清除机制没有受到破坏。然而，戊巴比妥、右美托咪定和氯胺酮-甲苯噻嗪这些麻醉剂的清除率明显降低。此外，相对于清醒状态下的小鼠，处于睡眠状态下的小鼠的清除率也有所减少。然而，在麻醉状态和睡眠状态之间，扩散系数并没有显著的差异。

此外，还进行了脑电图（EEG）功率谱测量；结果显示德尔塔波功率与清除率之间的相关性较弱，表明睡眠愈深，清除率愈低。细胞学实验显示，氯胺酮-甲苯噻嗪麻醉和睡眠状态下染料浓度在注射后3小时和5小时较高。数据表明，AF488的重新分布仅通过扩散实现，证实麻醉和睡眠均会抑制清除动作。

结论

综上所述，研究显示麻醉和睡眠时大脑间隙减少，与之前的报道相悖。这种间隙可能由于解剖位置不同而异，但变化可能微不足道。然而，氯胺酮-甲苯噻嗪的清除受到明显抑制，并与位置无关。

值得留意的是，这些研究结果是基于在细胞外空间中自由移动的少量染料。因此，更大分子的行为可能存在差异。此外，关于睡眠和麻醉如何影响大脑清除的确切机制仍不明确。然而，这些发现挑战了关于睡眠核心功能是清除大脑毒素的观点。

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