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营养在线 | 并非所有形式的睡眠,都有助于清理大脑

众所周知,睡眠质量的好坏会直接影响大脑有效清除废物和有毒蛋白质的能力。随着年龄的增长,我们的睡眠质量每况愈下,稍微有点儿动静就能醒来,非常容易被打断。近日,一项新研究进一步证实了衰老、睡眠不足与阿尔兹海默症风险上升之间的关联,并对这种关联进行了解释。该研究已发表在近日的《Science Advances》上。

研究通讯作者、美国罗切斯特大学医学中心(URMC) 转化神经医学中心的Maiken Nedergaard说:“睡眠对于大脑废物清理系统的功能至关重要,因此睡眠程度越深越好。我们的研究进一步证明,睡眠质量或睡眠不足能预测痴呆症的发生。”

与深度非快速眼动睡眠相关的缓慢且平稳的大脑和心肺活动,是最有助于脑部类淋巴(glymphatic)系统工作的,glymphatic系统是用于大脑清除废物的独特过程。这一发现也可以解释为什么某些形式的麻醉会导致老年人的认知障碍。

Nedergaard及其团队在2012年首次描述了这种过去未知的glymphatic系统。在此之前,科学家们并没有完全理解大脑是如何维持其封闭的生态系统来清除废物的。该研究揭示出一种管道系统,该系统借助血管通过大脑组织泵送脑脊液(CSF)来冲走废物。后续的研究表明,该系统主要在睡眠期间工作。

由于大脑中淀粉样蛋白和tau等有毒蛋白质的积累与阿尔兹海默症相关,研究人员推测,睡眠中断导致的glymphatic系统工作异常可能是阿尔兹海默症的诱因之一。这与临床观察相符,临床观察显示睡眠不足与阿尔兹海默症风险增加之间存在关联。

在当前的研究中,研究人员用6种不同的麻醉方案对小鼠进行了实验。在小鼠处于麻醉状态时,研究人员追踪了它们的脑电活动、心血管活动以及CSF通过大脑的清理流程。他们观察到,氯胺酮和甲苯噻嗪(K/X)这两种药物组合能够最大程度的复现深度非快速眼动睡眠相关的大脑中缓慢而稳定的电活动以及缓慢的心率。此外,给予K/X小鼠的脑电活动似乎是glymphatic系统功能的最佳状态。

图片来源:《Science Advances》

该研究第一作者、Nedergaard实验室的博士后研究员Lauren Hablitz说:“深度慢波睡眠期间的同步神经活动电波,尤其是从大脑前部到达后部的脉冲模式,与我们所了解到的glymphatic系统中的CSF流动一致。似乎这些参与神经元释放脉冲相关的化学物质(即离子)驱动着渗透过程,该过程有助于从大脑组织中泵送液体。”

这项研究提出了几个重要的临床问题。它进一步证实了睡眠、衰老和阿尔兹海默症之间的关联。我们知道,随着年龄增长,持续进入深度非快速眼动睡眠变得越来越困难。该研究强调了深度睡眠对glymphatic系统功能正常的重要性。它还表明,我们可以通过改善睡眠来控制glymphatic系统。这一发现或许能为面临高风险的人群提供潜在的临床疗法,如睡眠治疗或其他改善睡眠质量的方法。

此外,由于实验中使用的几种化合物与临床使用的麻醉剂类似,该研究还阐述了为什么有些老年人在经历手术后会出现认知困难,并提出了可用于避免这一现象的药物。在这项研究中,暴露在没有引起大脑活动迟缓的麻醉剂下的动物,其脑部淋巴腺活动减少。

该研究的共同作者、丹麦哥本哈根大学转化神经医学中心的Tuomas Lilius博士说:“麻醉和手术后的认知障碍是个重要的问题。相当多的老年患者在手术后都会经历一段时间的精神紊乱,或在出院后出现认知衰退或者认识衰退加剧的情况。”

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