中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心(神经科学研究所)研究员杜久林、副研究员李佳课题组、上海交通大学医学院附属瑞金医院主任医师尚寒冰研究组首次发现脑膜淋巴系统发育的大脑调节机制,突破了传统脑膜淋巴发育的理论框架,发现了“神经-胶-纤维细胞-淋巴”的动态调节轴,为神经-免疫系统相互作用的研究领域提供了新的认识。4月30日,《细胞》发表了相关研究。
意大利解剖学家保罗·马斯卡尼1787年(Paolo Mascagni)第一次描述了人脑膜淋巴系统。然而,直到2015年,芬兰赫尔辛基大学和美国华盛顿大学的两个团队才对脑膜淋巴系统的结构和相关功能进行了系统的研究。近十年的研究表明,脑膜淋巴系统是大脑的“污水网络”,通过清除代谢废物和运输免疫细胞来保持大脑稳定,但其发育调控机制仍有待回答。
研究小组利用脊柱动物斑马鱼长期显像的优势,结合各种实验方法,发现上升脑神经活动可以显著增强位于软脑膜的脑膜淋巴内皮细胞。(muLEC)发育,抑制神经活动,对muLEC发育造成损害。
血管内皮生长因子C(Vascular endothelial growth factor C,Vegfc)这是淋巴系统发育所必需的因素。以此为线索,研究团队鉴定获得了特定表达Vegfc的胶质细胞亚群slc6a11b radial astrocyte(RAs)。这类细胞向脑膜表面延伸纤维,是大脑中Vegfc的主要来源。缺乏这些细胞会导致muLEC无法生长发育,而Vegfc信号的上升显著增强了muLEC的发育。与此同时,slc6a11b 神经活动调节了RAs活动及其Vegfc的表达水平。
研究小组进一步发现,slc6a11b Vegfc前体分泌(pro-Vegfc)将Vegfc转换成完美的形式(mVegfc),胶原蛋白和钙结合细胞生长因子结构域1需要位于脑膜的纤维细胞分泌。(Collagen and calcium-binding EGF domain-containing protein 1、CCBE1)协同作用。这一跨组织合作可以在脑膜上精确地控制mVegfc,从而保证muLEC只分布在大脑表面,不会侵入大脑本质。
研究小组表示,大脑不仅是神经信息处理中心,也是自身微环境的“协调者”。该研究揭示了一个全新的“神经-胶-纤维细胞-淋巴”控制轴,解释了大脑根据功能要求动态调整淋巴网络建设机制,为研究大脑-免疫相互作用提供了新的框架。它还解释了为什么脑膜淋巴系统只定位为脑膜,不侵入大脑的本质。未来,干预这一控制网络可以为了解脑膜淋巴系统在神经退行性疾病中的作用提供新的视角,为隐性干预的研发提供新的途径。
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