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中风后电性“风暴”和“山洪”淹没脑功能失常的概念图像和



咸液会定期通过大脑冲洗以清除毒素和废物,但是中风后,这种液体会淹没器官,淹没其细胞。 脑中的肿胀,称为脑水肿,发生在中风后,水流入脑细胞及其周围空间。多年来,科学家一直认为这种多余的液体来自血液,但是新证据表明水完全来自另一种来源:富含钠的脑脊液渗透到大脑中。这些结果来自活体小鼠模型和人体组织。

这项发现于1月30日发表在《科学》杂志上,指出了潜在的治疗方法,可以抑制大脑肿胀并改善中风后患者的康复能力。 洗涤周期出问题当阻塞堵塞脑部血管或血管完全破裂时,就会发生中风。没有足够的能量供应,脑细胞将无法再管理哪些粒子通过其膜。在几分钟之内,神经元像膨胀的沙滩球一样膨胀,开始短路,产生损伤并死亡。数小时后,紧紧编织的组织内衬在大脑血管中,即血脑屏障也开始出现故障,整个器官都开始喝水。

研究的主要作者,罗切斯特大学医学中心的临床医生和现任博士生汉贝托·梅斯特雷博士说:“六十多年来,人们一直认为这种积聚的液体是从血液中泄漏出来的”。 URMC)转化神经医学中心。但是在血脑屏障破裂之前很久就出现了脑水肿,这导致梅斯特和他的同事们怀疑水是否真的来自其他地方。 麦斯特(Mestre)说:“没有人看过这些替代性液体源。” 他补充说,脑脊液占哺乳动物颅腔中液体的约10%,脱颖而出是有希望的候选人。

根据《神经化学研究》(Neurochemical Research)杂志2015年的一份报告,脑脊液在淋巴系统中流动,淋巴系统沿着器官的静脉和动脉刻划的路径缠绕。流体仅在血管外部流动,并通过细胞的“甜甜圈形通道”固定在适当的位置。(生动描述一条长丝,代表一条动脉,位于一条橡胶软管内,就像一条充满液体的外部隧道一样。)随着动脉肌肉的收缩,附近的脑脊液沿其路径被推动并吸收代谢废物。方式。

除了清除垃圾,淋巴系统还可以帮助在大脑内分配脂肪,糖和其他重要化合物。梅斯特(Mestre)和他的合著者发现,尽管对健康的大脑至关重要,但在中风后,淋巴系统会变得枯燥无味,并导致水肿发作。梅斯特说:“脑脊液实际上是中风发生后肿胀的主要驱动力。”保持洪水梅斯特雷说,脑脊液在中风中的作用使科学家们迷惑了数十年,部分原因是由于没有实时观察中风进展的技术。

他和他的合著者结合了几种技术来观察中风小鼠的体液流动变化。研究小组使用MRI和双光子显微镜观察动物的大脑,该显微镜使用光和荧光化学物质对活组织成像。麦斯特说:“我们基本上可以想象中风发生时脑脊液的作用。” 通过向流体中注入放射性颗粒,研究人员还可以确定流速如何随时间变化。

梅斯特说,研究小组使用这些方法确定,中风后“早在3分钟之内”便浮肿了老鼠的大脑,远远早于血脑屏障开始泄漏。当脑细胞短路时,它们将称为神经递质的化学信使和钾离子喷入膜外的空间。附近的细胞会对化学物质的流入做出反应,进而引起短路。当这些电风暴席卷大脑时,血管内的肌肉收缩并在其自身与周围的淋巴系统之间形成一个空间。咸的脑脊液被吸入产生的真空中,从而将水分子拉到一起。

麦斯特说:“无论钠的积累如何,水都会随之而来。” 该团队可以观察到跟随领导者的游戏在大脑的特定区域内展开,但无法立即追踪整个器官中的水流。然而,使用计算机模型来模拟整个淋巴网络,他们能够预测中风后收缩的血管将如何驱动水流过整个老鼠的大脑。

为了将老鼠和人类之间的点连接起来,作者检查了因缺血性中风死亡的患者的脑组织,其中血块阻塞了大脑中的血管。老鼠和人脑在同一区域(即,淋巴系统运行并收集废物的区域)积聚了液体。作者指出,鉴于动物与人之间的紧密联系,“这些发现可为开发替代治疗策略提供概念基础。”

研究小组通过阻断星形胶质细胞上的水通道来测试这些策略中的一种在小鼠中。星形胶质细胞是大脑中的细胞,有助于引导水通过淋巴系统。缺乏该通道的小鼠中风后发展为水肿的速度较慢,这表明类似的治疗可能对人类患者显示出希望。这组作者补充说,除了阻止水流外,未来的治疗方法还可能通过减缓中风诱发的脑电活动在脑中的扩散来预防水肿。这些电风暴会在中风后的几天内继续使大脑受到干扰,每次发生时都会引起水肿。

麦斯特说,在缺血性中风中看到的有害的电活动波也与“几乎所有[中枢神经系统]损伤”同时出现。这项新的研究表明,在脑内和周围出血,脑外伤甚至偏头痛的情况下,淋巴系统可能发挥作用,尽管这种联系仍然是“纯粹的推测性”。梅斯特说,有朝一日,淋巴系统可以为医生提供治疗急性脑损伤的全新策略。
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