長久以來,科學家們想知道為什麼睡眠是具有恢復性的,為什麼缺乏睡眠會損害大腦功能。 現在,新的動物研究顯示,睡眠狀態有助於清除身體中可能有毒的中樞神經(CNS)代謝物質。
蛋白質和神經退化性疾病有關,包括β-澱粉樣蛋白(Aβ),出現在腦細胞周邊的間質性空間。在一系列的實驗中,研究者檢視了「睡眠期間的Aβ清除率增加」這項假設,睡眠覺醒週期調節了神經膠質細胞依賴性的膠狀淋巴系統,這系統與清除腦及脊索的廢棄物有關。
該研究的第一作者、紐約羅徹斯特大學醫學中心神經外科轉化神經醫學中心膠質細胞疾病及治療組Lulu Xie博士表示,基本上,我們發現了睡眠的一個新功能。
當老鼠醒著時,腦細胞持續產生毒性廢棄物,這些廢棄物累積在腦細胞間的空間且造成傷害,不過,在睡眠時,腦細胞之間的空間增加,有助於腦部清除這些毒性廢棄物,因此,良好的睡眠可以清潔腦部。
該研究的領銜作者之一、羅徹斯特大學醫學中心轉化神經醫學中心共同負責人Maiken Nedergaard醫師在支持該研究的國家神經異常與中風研究院的聲明中表示,腦部的細胞結構在睡眠時改變,呈現完全不同的狀態。
這篇新研究發表於10月18日的科學期刊。
研究人員將螢光染料注入到老鼠的腦脊液(CSF),觀察它流經腦部;同時,他們使用腦電圖(EcoG)和肌電圖(EMG)監測電子化腦部活性及清醒。
Xie博士表示,在處於睡眠的腦部中,我們發現CSF相當快速且廣泛地流入腦部,半小時之後,我們輕撫老鼠尾巴把牠們吵醒,注入另一種顏色的染料,但是,在同一隻老鼠中,我們發現清醒時CSF幾乎沒有流入。
Xie博士表示,這些結果認為,清醒的腦部會有更多阻力阻止CSF流入,因此獲得CSF比較少流入清醒腦部的假設。
接著,科學家將電極插入腦部,以直接測量腦細胞之間的空間,發現老鼠睡眠時空間增加約60%。Xie博士表示,理論上,大空間比較容易有液體流動,所以我們推測,細胞間毒性蛋白質的清除變得更有效率。
為了測試這個假設,他們將放射性標示的Aβ注入腦部,測量它在睡覺時和清醒時的腦部中停留多久。結果發現,相較於清醒的老鼠,睡眠時老鼠腦中的Aβ消失速度快2倍;根據這個實驗,我們可以發現,睡眠時的腦部更可以清除毒性蛋白質。
技術上,或許可以更容易地在人類研究這些過程,可能可以使用磁振造影。不過,Xie博士表示,她不知道哪時候會有人類試驗,因為會比動物實驗有更多考量 。
資助此研究的國家神經異常與中風研究院(NINDS)的計畫主任Jim Koenig博士表示,這些結果對於各種神經異常會有廣泛影響,細胞調節膠狀淋巴系統將會是治療某些這類異常的新標靶。
資料來源:http://www.24drs.com/professional/list/content.asp?x_idno=7026&x_classno=0&x_chkdelpoint=Y
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