01、知識講座

經典中樞神經系統

包括硬腦膜、軟腦膜、硬腦膜竇、蛛網膜、顱骨等。

腦脊液在中樞神經系統中的作用：營養與支持、緩沖與保護、連接與代謝的作用。有研究者將腦脊液稱為顱內淋巴。

楊又醫師所在的團隊對于腦內代謝物質的代謝途徑，腦脊液的免疫作用進行了研究，研究表明，腦脊液和組織液可以通過星形膠質細胞上的水通道蛋白AQP-4進行直接交換，或者部分代謝產物可以直接進入腦膜淋巴管，匯入外周淋巴系統完成代謝物質的清除。

人類大腦可以利用水通道蛋白和淋巴管進行物質交換，但目前研究認為嚙齒類動物僅在顱底存在淋巴管，如何實現物質交換也許還存在未知的結構。

本文來自于2023年Science雜志，分別由來自哥本哈根大學健康和醫學科學學院細胞和分子醫學系、美國羅切斯特大學醫學中心神經膠質疾病和治療中心的兩位醫生共同完成。

其中，哥本哈根大學健康和醫學科學學院細胞和分子醫學系的作者從1997年致力于大腦皮層表面相關研究。

摘要

●中樞神經系統的腦膜由硬腦膜、蛛網膜和軟腦膜構成，在嚙齒類動物和人腦中存在第四層腦膜，將蛛網膜下腔分隔開來，稱為蛛網膜下淋巴管樣膜(SLYM)

●SLYM的形態和免疫表型類似于外周器官和體腔的間皮細胞，包裹著血管和免疫細胞

●在功能上，SLYM與腦膜靜脈竇內皮細胞的緊密鏈接允許腦脊液和靜脈血之間直接交換

●SLYM的發現對于進一步理解腦內代謝物質的清除和免疫功能具有十分重要的意義

過程

●驗證蛛網膜下腔存在SLYM

通過雙光子顯微鏡發現，蛛網膜下腔存在綠色熒光標記的蛛網膜下淋巴樣管膜(SLYM)，硬腦膜血管被膠原纖維包圍，而SLYM覆蓋蛛網膜下腔血管。

●SLYM的物理和化學性質

通透性：作者注射了1μm的紅/藍色熒光體的微球蛋白，熒光標記將蛛網膜下腔分成上淺層和下深層，且不可交換，因此得出結論，SLYM對大分子微球蛋白不具有通透性。

向實驗大鼠注入TMR-葡聚糖：3kDa，腦脊液示蹤劑，生理情況下，3kDa的小分子無法通過SLYM。大多數多肽和蛋白質的分子量大于3kDa，SLYM不允許大部分多肽和蛋白質通過。病理狀態下，腦部出血，SLYM的連續性斷裂，通透性發生改變。

●SLYM的獨特細胞特征

通過對大鼠整個大腦進行染色，CRABP2標記SLYM，發現SLYM連續整齊存在于大鼠大腦周圍。

通過不同抗體對SLYM進行標記，SLYM具有PDPN+、CRABP2+的細胞特征——淋巴管標志物

LYVE1——淋巴管內皮細胞受體陰性

人類大腦同樣在蛛網膜下腔存在有PDPN+、CRABR2+的獨特細胞特征的膜。特異性標記蛛網膜和SLYM，結構上與蛛網膜區分開，特異性標記蛛網膜小梁和SLYM，結構上與蛛網膜小梁區別開。

SLYM特征：

PDPN+ CRABP2+ LYVE1-

功能上與傳統的三層腦膜區別開

SLYM具有獨特的淋巴樣特征

體腔內間皮細胞與SLYM同樣表達PDPN+，SLYM具有與外周間皮細胞類似的邊界潤滑劑作用，保護大腦組織。通過免疫組織化學染色，發現SLYM與靜脈竇直接接觸，直接進行物質交換，起到代謝作用。

●SLYM在中樞神經系統中具有重要的免疫作用

結論

●嚙齒類動物和人類大腦存在第4層腦膜-SLYM

●確定SLYM存在及結構

●SLYM的通透性——通過兩個特殊的實驗——不允許大分子多肽及蛋白質的通過

●通過一組特殊標記和染色——SLYM具有獨特的、區別于其他腦膜的淋巴特征

●SLYM具有類間皮細胞的邊界潤滑劑作用

●SLYM內含免疫細胞，具有重要免疫作用

局限性

●后續從機制層面證明SLYM的完整作用

●人類免疫細胞具有個體差異性，SLYM的存在是否在每個人中都具有共性?

應用

●腦創傷后，阿爾茨海默病的風險增高，是否與SLYM破裂后，大分子蛋白質的通過有關?

●創傷性腦損傷后神經炎癥延長，是否與SLYM的對免疫細胞的招募和聚集有關?

●展望：麻醉藥物的腦保護作用

靜脈輸注低劑量右美托咪定(0.1g·kg·h)能夠降低老年患者非心臟手術后譫妄的發生，右美托咪定——抑制去甲腎上腺素能系統的藥物——神經保護效應，是否與SLYM清除代謝產物有關?

總結

本文作者通過一系列的實驗:

●確認了蛛網膜下腔存在這一特殊的第四層腦膜結構

●展示了SLYM膜的解剖位置、物理性質、獨特的功能屬性及作用

●留下了許多的問題和值得探索的方向，如:藥物的作用、疾病的病理生理機制、中樞神經炎癥的發生發展、麻醉藥物的腦保護作用，及術后譫妄的減少等

●更新和豐富了解剖知識

02

討論環節

律峰醫師：文章在雜志上篇幅并不多，文中采用的方法、設計也并不難，但這篇文章帶來的信息和啟示值得討論和點評。人腦是人體最為復雜的器官，近幾十年來腦健康成為全人類共同關注與維護的主題，SLYM的發現顛覆了傳統解剖學的認知，這些對大腦的認識及相關疾病的治療非常有幫助，可能會開啟SLYM一系列相關疾病研究。

鄧碧教授：作為一名臨床麻醉醫生，個人對于解剖基礎類研究文獻涉獵不多。這篇文獻非常嚴謹，層層遞進，是可以載入教科書的。作者通過表觀免疫標記確定了內膜的存在，同時對硬腦膜、軟腦膜、蛛網膜進行區分與鑒別診斷，把SLYM、蛛網膜、蛛網膜小梁進行了區分，證明了SLYM是區別于常規三種膜，獨立存在的第四層腦膜組織。最后對SLYM的功能進行了論證，驗證了它的屏障作用、免疫功能等，這種逐一驗證、層層遞進的方法對于臨床與基礎研究是很好的思路借鑒。

腦淋巴組織系統的發現史非常有趣，1914年，一位教授提出學說，大腦不存在淋巴組織系統。到了2012年，美國杰弗爾教授和他的團隊采用雙光子技術發現了腦膠質和淋巴途徑。2015年，美國吉尼亞大學一位教授和他的團隊首次發現了腦膜淋巴管，然后今天這篇文獻發現了第四層腦膜存在免疫功能。發現SLYM對臨床具有指導意義。隨著人口老齡化，老年病人漸多，圍術期認知功能障礙（PND）常見于65歲以上患者，中國發病率達到11%。此類患者發病機制不明，神經炎癥學比較流行。手術刺激會促進炎癥介質和細胞的釋放，大于65歲的老年患者是否在SLYM功能出現改變后增加炎癥介質通透性，損傷腦神經，引起PND？SLYM對于PND機制的研究及不良反應的處理提供了新切入點。

律峰醫師：二三十年前，大家對于腦淋巴系統都持否認態度，但越來越多研究支持證明下，大家對腦淋巴系統有了更多認可。免疫系統無處不在，以這次新冠為例，新冠并不是單純的呼吸或肺部問題，也會存在腦部認知問題、嗅覺感覺出錯等。在病毒攻擊免疫系統時，腦內可能也會有影響。文章建立于作者對腦部結構常年累月的研究，觀察到了不同的結構，并使用簡單方法進行驗證。從事臨床工作時，注意收集總結可能也會有新的發現。

陶藝教授：實驗設計的基本步驟包括：明確提出問題、實驗目的，確定實驗對象、可比實驗組/對照組、樣本量、實驗方法和指標，確定偏移和控制等。傳統認知中腦膜有三層，但隨著研究的進步，許多關于大腦的固有認知都被打破，正如鄧教授提到的腦淋巴系統的發現歷史。本實驗來源于研究團隊的猜想，外周臟器表面存在的間皮層（包裹并保護臟器，同時含有免疫細胞），在大腦中是否也存在？這就是本研究的主要問題。如果存在，它對物質的通透性如何？它與蛛網膜的結構是否相同？除了物質交換是否還有其他功能。研究團隊通過提出細節問題，進行了一系列深入探究。第二，本研究的實驗對象是大鼠。第三，為了進一步實現和探索提出的研究假設，研究團隊根據問題選擇了實驗方法和評價指標。如SLYM通透性探究中，用紅/藍色熒光微球蛋白注射到蛛網膜，用雙光子顯微鏡進行觀察，從而得出它的物理結構，淺層和深層之間的交換又進一步證明了SLYM與蛛網膜是不同的膜結構，還對它的功能進行了探索，最后得出了結論。這項研究運用的統計方法比較簡單，雙側非配對T檢驗，對于方差不齊的兩組比較時用了Welch矯正。

實驗動物是構建研究模型的必備素材，樣本量不夠會影響檢驗效能。出于對動物倫理的保護，各種臨床試驗相關的指南都對樣本量進行了詳盡的規范，明確要求動物實驗報告解釋實驗動物所需的樣本量，以及估算的詳細信息。探索性臨床研究以觀察為主，沒有基礎數據，無法估算樣本量。動物實驗和臨床研究樣本量的估算原理是相同的，都需要通過對研究的效應量估計所需樣本量，統計分析得到可靠的結論。動物實驗常用基于功效檢驗的樣本量估算、基于效益遞減法法則的樣本量估算，它通過方差分析的自由度來估算。自由度取值范圍一般在10-20之間，小于十增加數量，大于二十需減少數量。從動物實驗衍生到人體實驗，需要更加嚴謹的考量，包括研究設計類型等。對于本研究發現，是否應該擴大樣本量、更換動物屬種繼續證明解剖結構，對臨床的應用價值和藥物研發又有哪些幫助？這些都值得進一步探究。

律峰醫師：實驗在保證科學性的同時，還要特別注意動物倫理問題。本文在證明SLYM存在時沒有使用統計學方法，那么SLYM在不同種族，不同性別中是否會有不同，這篇文章是探索的起點，后續研究依然還在路上。最重要的是新發現如何回饋臨床，治療疾病。

袁保紅醫師：這篇文章今年年初在Science雜志上發表，人類對大腦的探索始于對解剖的認識。由于當時的技術、時代限制，他們對腦部的解剖和結構理解非常有限。17世紀，荷蘭解剖學家首次完整描述了腦膜的存在；18世紀，瑞士的解剖學家更加詳細地描述了腦膜的三層結構，從外到內分別是硬腦膜，蛛網膜和軟腦膜；19世紀，法國的解剖學家發現了腦脊液的存在，提出腦膜是保護腦部的重要結構。20世紀以后開始使用更多技術觀察腦部結構，腦部淋巴系統、腦膜淋巴管、SLYM相繼被發現，新的技術和工具照亮了大腦復雜的解剖結構?？萍即罅ν苿俞t學研究的進步，新技術、新方法到新理論體系的形成，間隔時間越來越短。SLYM的發現打破了傳統認知，將蛛網膜下腔分為了淺層和深層，這是麻醉醫生平時打腰麻藥物的目標位置，這兩部分應該是本來就存在的，只是之前沒有區分開來。它既是保護的屏障，也是免疫的屏障，監測大腦感染和炎癥的平臺。在外周臟器表面存在間皮層，提供潤滑，防止器官和胸膜、腹膜之間摩擦，大腦表面是否存在類似結構就成為了他們的猜想，最終通過一系列驗證得到了理想的結果。

從表面意思理解，腦膜是保護腦組織的膜結構，支持和保護大腦，對腦組織的研究也集中于神經元和膠質細胞，腦實質、腦膜、腦膜結構是否存在關聯也有疑問。近年來研究也越來越重視對腦膜作用的研究，腦膜細胞與新型膠質細胞對應分布并憑借凸起彼此連接，為腦膜膠質細胞免疫調節網絡的存在提供了形態學的依據。大量研究表明腦膜細胞有很多酶類，在免疫應激時，腦膜往往是先于腦實質出現反應，腦膜不僅有保護腦實質的作用，還可以形成腦內膜屏障，參與免疫調節。有研究發表過腦淋巴管在抗腫瘤方面的關鍵作用，腦膜與淋巴系統密切相關，SLYM功能特征提供了大腦免疫屏障和液體運輸作用，為進一步研究大腦疾病打開了大門。SLYM的發現對于麻醉臨床工作中沒有什么明顯改變，但對于研究麻醉藥物、腦功能方面會有很多啟示，相信隨著科學的進步，科學家終究會打開大腦的黑匣子，解開更多秘密。

律峰醫師：聽了幾位專家的分享，個人也產生了一些感想，SLYM作為一種物理屏障，可能會影響到藥物的擴散，物質的轉運等。SLYM是否存在于脊神經周圍，做蛛網膜下隙麻醉時，如果麻醉針沒有突破SLYM，麻藥在蛛網膜下腔淺層是否會影響到麻醉效果？到了深層之后，麻醉效果又如何？它是否可以解釋打腰麻時腦脊液流出，給藥鎮痛效果不好的原因？SLYM具有免疫功能，軟腦膜、蛛網膜、硬腦膜是否也可能存在其他免疫功能？

回歸到這篇文章，其中有很多創新點，比如常見蛋白無法通過SLYM，但在腦缺血、創傷時蛋白是可以穿透SLYM，這一點非常有趣。做研究往往通過一種方式證明，結果是篤定的，作者則是通過多種方式證明，深挖了SLYM物理通透性。因為用現有的理論無法完全解釋腦淋巴系統的運轉，不同的物種之間也存在較大差異，作者就猜測是否存在其他系統。這種思維需要在平時的研究過程中扎根，才能得到更多新發現。

楊又醫師：陶藝教授提到，動物實驗原則除考慮到動物的減損率外，還要遵循倫理原則；鄧碧教授認為，PND機制研究可能與SLYM息息相關；袁保紅醫師建議重視腦膜作用，隨著科技進步，或許可以通過更多先進技術發現更多未知領域。SLYM的存在對中樞神經系統腦膜做了補充，中樞神經系統對外周有調控作用，當外周發生疾病，中樞神經系統需要對此進行代償性活動，SLYM是否在中樞神經系統疾病發生發展中起到了一定調控作用，也是值得研究和討論的問題。SLYM厚度只有14μm，工作當中進行腰麻或者硬膜外麻醉，它是否有影響，相信這也是未來研究的方向。律峰教授提到，之前發現的三層腦膜有一定的忽略，通過研讀本文也許會對原本存在的解剖結構有不同的想法和認識。

03、會議總結

今天的討論意義非凡，相信在線的各位嘉賓與線上的學生都對SLYM的功能、病理、生理機制有了一定了解。有興趣者可以在基礎研究中展開探索，開辟更多新領域。

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