哈佛研究發現:頭骨與大腦間存在微型通道,或有助腦中風及阿茲海默症研究
哈佛醫學院研究團隊利用活體細胞標記技術(in vivo cell labeling),發現骨髓細胞能透過頭骨的微型血管通道到達大腦,引起局部及快速的免疫反應。研究結果有助科學家進一步了解神經退化性疾病,例如阿茲海默症。
免疫細胞快速到達大腦
骨髓遍布於全身的長骨(long bone)及扁平骨(flat bone),免疫細胞於骨髓形成後,將會移至身體相應區域引起免疫反應。過往研究發現,腦中風後病人骨髓製造速度和免疫細胞數量均有所增加。美國國家神經疾病和中風研究院(National Institute of Neurological Disorders and Stroke)計劃總監波賽提博士(Francesca Bosetti)指出:「以往科學界一直認為,免疫細胞於四肢骨髓形成後,才經血管系統轉移至大腦受損組織。」
哈佛醫學院放射學教授納倫多夫(Matthias Nahrendorf)及其團隊的最新研究發現,免疫細胞可能有辦法走「捷徑」穿過頭骨到達大腦,打破了以往科學界在這方面的認知,並有望為相關的大腦疾病研究帶來新方向。這項研究最近刊登於《自然神經科學》(Nature Neuroscience)。
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科學家先將染料注射至大腦受創的老鼠體內,染料標記頭骨及脛骨(tibia,位於小腿)骨髓組織後,再觀察嗜中性白血球(neutrophil,一種免疫細胞)如何到達大腦受創的區域。科學家發現到達大腦的嗜中性白血球之中,較多細胞來自頭骨骨髓,而非脛骨骨髓。
研究團隊再透過共軛焦顯微成像技術(confocal microscopy),發現了一種前所未見的免疫細胞移動路徑:免疫細胞直接通過頭骨內的微型血管通道,由頭骨骨髓到達大腦外膜。
科學家在研究當中也獲得三位大腦手術後病人的活體切片,經分析後發現人體頭骨內有相同的微型通道,但人體的免疫細胞能否通過這些通道則仍然未知,有待進一步研究確認。
為大腦疾病研究帶來新展望
波賽提博士表示:「許多大腦疾病均與炎症有關聯,這些新發現的通道可能對這些疾病有重要影響,因此這項發現開啟了未來更多相關研究的方向。」納倫多夫教授亦表示:「我們正在研究這些通道與炎症性中央神經系統疾病的關係,包括急性腦中風、高血壓、以及阿茲海默症等慢性疾病。此外,這些通道也有望成為藥物運輸的路徑,讓注入腦膜的藥物也可經過通道進入頭骨骨髓。」
大腦疾病相當普遍,以阿茲海默症為例,估計 2012 年約 2,400 萬人患有此病。而直到 2040 年,患病人數將會每 20 年翻倍一次。全球人口老化問題日益嚴重,這類大腦疾病的風險亦會隨著年齡增長。儘管如此,許多大腦疾病的病理機制及成因仍不明朗,因此更多相關的研究刻不容緩。
參考資料:
- Herisson, F., Frodermann, V., Courties, G., Rohde, D., Sun, Y., Vandoore, K. … Nahrendorf, M. (2018). Direct vascular channels connect skull bone marrow and the brain surface enabling myeloid cell migration. Nature Neuroscience. (in print).
- Knapton, S. (2018, Aug 27). Secret immune cell tunnels found in human skulls. The Telegraph.
- Mayeux, R. & Stern, Y. (2012). Epidemiology of Alzheimer Disease. Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine, 2(8), a006239.