抹一抹,大脑垃圾清除率提高2.5倍?“催产素”也能抗衰抗衰?


有一种天然物质,原本用来帮助孕妇促进子宫收缩,诱导分娩。后来,有人发现它还能治疗白癜风、青光眼,甚至治疗脱发。这种天然物质就是前列腺素 F2α (PGF2α)

但是此前,从来没人想到,它还会有抗衰效果,而且可能是在认知衰退方面有所建树。

故事的一开始,只是美国纽约州罗切斯特大学的Maiken Nedergaard教授团队在研究大脑的废物排出机制,在确认了颈部淋巴管是废物排出的主要通道后,顺势发掘了前列腺素 F2α对于清除大脑废物的强大潜力[1],咱们就来看看这是咋回事吧~




在这项研究中,学者发现,作为大脑废物排出的“主干道”的颈部淋巴管,其收缩频率和管内体液流速都会随着衰老而降低。学者在论文中表明,这一排出途径受损,可能会导致阿尔兹海默症、帕金森病和中风。

而这种收缩频率与体液流速降低的原因则与淋巴管上的肌肉关系密切,因此,我们先从这个肌肉说起:

与骨骼肌这种由自主意识控制(吃饭走路喝咖啡等动作),突出“随叫随到”风格的肌肉不同,我们淋巴管上的肌肉叫平滑肌,这类肌肉不受自主意识控制(肠道蠕动、血管舒张和伸缩等动作),虽然存在感不高,但主打一个“不叫也到”。

本文研究团队利用最新技术研究了老年鼠与年轻鼠的淋巴管结构和功能的变化发现,相比于2月龄的小鼠,18月龄小鼠颈部淋巴管的平滑肌细胞中的肌动蛋白(下图红色部分)数量减少了35%。

作为细胞骨架的基本成分,肌动蛋白的减少本就会影响平滑肌细胞的完整性和动作能力[2]。

至于收缩能力具体是如何降低的,就不得不提到肌动蛋白与肌球蛋白是如何互相作用的:

如果把“肌肉收缩”的过程比作“你通过一根绳子将一个物体(被绑在绳子上)给拽过来”,那么肌动蛋白就相当于那根绳子,肌球蛋白就是你发力的手:

那么肌动蛋白的减少,带来的后果也是显而易见的。首先,相比于2月龄的小鼠,18月龄小鼠颈部淋巴管的扩张与收缩频率降低了50%,22月龄小鼠降低了65%,淋巴管的“弹簧力”直接被削了一半多……

收缩能力降低的淋巴管,尽管直径并无变化(70um),但是相比于2月龄小鼠的体液流速(151.7um/s),18月龄降低了40%(90.9um/s),22月龄降低了63%(56.6um/s)。

如果说一般淋巴管收缩能力与体液流速的下降,通常会引起淋巴阻塞导致水肿[3],那么颈部淋巴若是也遇到了这种问题,则可能意味着大脑里的垃圾物质没法办法及时清除了。

图注:每个像素的颜色体现了该部位的体液流速,红色代表高流速,蓝色代表低流速





养过鱼的都知道鱼缸里的水需要定期更换,排出装满废物的旧水,注入干净的新水。

我们的每一个组织器官就是这样一个个大大小小的鱼缸,而负责换水(体液)的就是我们的循环系统,包括动脉、静脉血管以及淋巴管:

图注:红色是动脉系统,蓝色是静脉系统,绿色是淋巴管系统;如果淋巴管功能受损,会导致淋巴水肿,还可能助长肿瘤转移、自身免疫J病(如YAN症性肠病)、青光眼、肥胖和心血管J病。


淋巴管每天可以将大约4-5升的多余液体或代谢废物从组织间隙重新输送回静脉循环,然后进一步被送入肝肾等解毒器官进行后续处理[4]。因此,遍布“全身”的淋巴系统,可以帮我们收集并处理身体各个角落的体液和废物。

不过,我们的大脑里并不存在真正的淋巴系统,那么脑组织中的废物又是如何被清除的呢?

我们的大脑中有丰富的血管系统。动脉毛细血管可以将营养物质提供给星形胶质细胞和神经元,而这些细胞产生的代谢废物,又可以随着脑脊液流通在胶淋巴系统(可理解为中枢神经系统中的“替代”淋巴系统,只不过不由淋巴管构成)中:

图注:在胶淋巴系统中流动的液体,就是脑脊液。


而胶淋巴系统中的液体(脑脊液),又将被颈部淋巴管吸收,最终汇入整个淋巴系统中。这就是大脑中代谢废物排出的大致流程。

在整个大脑废物清理的众多环节中,大约50%的脑脊液,都是通过颈部淋巴管排出的。可见颈部淋巴管是大脑废物排出途径中名副其实的“主干道”。

图注:蓝色部分为人类的浅表颈部淋巴管


而在第一部分,我们已经了解到,老年鼠颈部淋巴管的平滑肌细胞中,肌动蛋白“大幅退役”,最终导致了这样一个结果:老年鼠排出大脑代谢废物的效率,仅剩年轻鼠的四分之一:




面对这样的功能退化,学者们表示:还有救!

通过前列腺素 F2α,可以改善老年鼠身上已经萎缩的平滑肌细胞功能。只不过,前列腺素 F2α并不是通过恢复肌动蛋白数量来做到这一点的,而是因为前列腺素 F2α可以刺激平滑肌细胞的钙库释放钙离子[5]。

那这钙离子又扮演着什么角色呢?

在常态下,平滑肌细胞中的肌球蛋白并不会与肌动蛋白结合,因为这两种蛋白结合的位点会被原肌球蛋白牢牢封印住:

而当钙离子浓度足够高时,它们就作为钥匙与肌钙蛋白这把锁结合,使原肌球蛋白释放出肌动蛋白上的结合点(下图的binding sites),如此一来,肌球蛋白这只“手”就可以顺利握住肌动蛋白这根“绳子”,然后猛地一拉——肌肉就这样收缩了。

因此,促进钙离子的释放,就是前列腺素 F2α能提高平滑肌收缩能力的原因。

研究人员在老年小鼠颈部皮肤上涂抹浓度为5μM的前列腺素 F2α(PGF2α)后,发现颈部淋巴管的收缩频率提高了152.0%,淋巴液的流速更是提升了3.5倍!

而且令人欣慰的是,这种局部用药并未对小鼠的心率或者呼吸频率产生影响,这说明局部涂抹浓度适宜的前列腺素 F2α,可以在无明显副作用的前提下,逆转衰老小鼠的颈部淋巴管功能障碍,恢复大脑代谢废物清除的能力。

这么有效的治疗方案,派派心动之下忍不住进一步挖掘发现,局部涂抹前列腺素 F2α也并非毫无副作用风险,比如可能会导致涂抹部位的皮肤过敏或发红,长期用药也会引起色素沉着导致肤色变黑[6]。

但除此之外的不良反应,就真的很少了,派派感觉这些副作用相比于其疗效而言,足以称得上温和了。而除了改善平滑肌收缩以外,前列腺素 F2α及其类似物药物,在用于眼睑时,能增加睫毛的长度厚度[6] ,也可以用来治疗各种形式的脱发[7]!

图注:一名女性受试者在用药(5% 米诺地尔 + 0.005% 前列腺素 F2α类似物)240天前后



最后再补充一个小知识:其实在科学家们刚发现大脑中负责废液排出的是胶淋巴系统而非一般的淋巴管后不久,就发现胶淋巴系统的一个特点——它在深度睡眠时的工作效率,是清醒时的4倍[8,9]。

因此,除了使用前列腺素 F2α以外,还有一种更“简单”的方式可以促进大脑废物的排出,那就是——好!好!睡!觉!当我们一觉醒来后感觉头脑清明如洗,搞不好也是因为睡眠质量高,这一晚上大脑成功排出了一堆代谢废物引起的。

所以,现在拒绝熬夜的理由又多了一条——清除大脑代谢废物。尤其是年纪偏大的朋友,颈部淋巴管本就开始逐渐乏力的时候,就更要重视充足的睡眠啦。不管了,派派先睡为敬~





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