​睡觉时大脑在扫垃圾,1晚不睡,垃圾成堆!

*仅供医学专业人士参考阅读

即便只是1晚睡眠障碍,堆积的大脑垃圾就足以对海马回和丘脑产生负担。

近期,JAMA发表了一篇观点性文章,讨论睡眠中大脑清理垃圾的工作以及这项工作与疾病的关系,同时,还提醒了我们哪些风险因素会影响大脑的定期扫除,有助于我们预防疾病和改善疾病预后。
(论文原文标题)

大脑:最会产垃圾的器官

人只要活着,就在不断的代谢,身体各器官组织都在产生“垃圾”和“废料”,比如生化反应中合成的一些无用或者有害物质,凋亡的细胞“残骸”等,这些废料都会在代谢过程中被我们的身体清理、运输、最终排出或者分解。在大多数器官中,参与打扫和运输废料的是淋巴系统。
大脑这个全身最耗能,在代谢过程中最能产生垃圾的器官,同时又对“垃圾”非常敏感,神经细胞对“垃圾”的承受能力很差,就比如Aβ蛋白,它是神经代谢的产物,但是又能损伤甚至杀死神经细胞。
在这个前提下,长期以来,由于没有观察到大脑中存在淋巴系统,医学家们十分好奇大脑是怎么把代谢垃圾清理并排出的。
直到2012年,一种类似淋巴系统的组织在大脑内被识别——胶状淋巴系统(Glymphatic system),也被叫做脑内类淋巴系统。它的主要作用是作为一个渠道,让“新鲜”脑脊液冲洗承载废物的脑间质液(interstitial fluid,ISF),并最终把这些带着脑代谢“垃圾”的液体排出大脑,进入体循环。
有点像大脑的下水道。
2020年,Science发表的一份综述中,研究者尝试描绘出了与阿尔兹海默病有关的Aβ、Tau以及与帕金森病有关的α-突触核蛋白这三种“垃圾”的分布区域和流向,同时绘出了胶状淋巴系统冲洗大脑的区域和流向。见下图,前三行分别是Aβ、Tau和α-突触核蛋白的分布和流向,最后一行黄色区域表示胶状淋巴系统的工作区域和脑脊液“冲洗”工作流向——

这份综述的作者认为,脑脊液通过胶状淋巴系统冲洗的区域和走向,在健康状态下,正好清理了这非常典型的三种神经疾病“垃圾”并把它们排出大脑。

睡眠很重要,但重要的不仅是睡眠

脑脊液冲洗胶状淋巴系统这一工作主要在人类进入非快速动眼睡眠时完成——因此睡眠在大脑打扫垃圾的过程中极为重要。不睡觉,大脑根本没有时间打扫垃圾。
但也不是什么样的睡眠都能让大脑完成清扫工作,清扫工作的最佳状态出现在慢波睡眠时段。由于老年人表现出更多的睡眠障碍以及难以进入深度睡眠,许多研究者推测这与帕金森病和阿尔兹海默病等疾病更多发生在高龄人群中有关。
从上图中我们可以看到,在NREM3,也就是慢波睡眠期间,胶状淋巴系统的冲洗流量是最高的,Science综述中明确指出,这个时间段它清理大脑垃圾的能力最强。而对年轻人来说,8小时睡眠的早期,会获得更多的慢波睡眠。即便在后期,快速动眼睡眠时间也较少。但是对于老年人来说,慢波睡眠时间非常短暂,并且频繁觉醒,十分影响大脑清理垃圾。
既然慢波睡眠是关键,那么患有睡眠障碍以及昼夜节律紊乱(包括倒班工作),会影响大脑清理垃圾的工作环境。
另一方面,既然大脑清理垃圾的方式是“冲洗”,那么液体在胶状淋巴系统中要流动,是需要动力源的。研究认为,大脑中动脉血管的动脉压与“冲洗”垃圾的脑脊液的动能供应有极大的关系。也就是说,如果动脉血管功能受损,也会影响“冲洗”工作,因此,Science的综述总结认为,心血管疾病、发生心血管并发症的糖尿病、高血压等疾病,同样影响大脑清扫垃圾。
此外,肥胖、抑郁障碍、物质滥用和缺乏锻炼的静息生活方式也被列入影响大脑清扫垃圾的负面影响因素当中。

阻断恶性循环,从诱因开始

睡眠和大脑打扫垃圾之间存在一个相互促进的关系,睡眠情况不好,大脑无法清扫垃圾,堆积的垃圾影响神经系统工作,睡眠更加糟糕,更加无法清扫垃圾,堆积更多垃圾,神经系统退行性变……进入恶性循环。
(Science综述中提出的诱因和恶性循环关系图)
那么如何解决这个问题呢?从上一部分的原因分析中,我们可以看到至少两个关键字:血管健康和睡眠健康。
可以尝试以下方式来改善这两者的健康状态:
1.积极治疗和控制糖尿病、高血压、心血管疾病、抑郁障碍等原发疾病;
2.注意保持健康的昼夜节律,熬夜不仅头秃,还会让脑子里堆积垃圾,也尽量不要过日夜颠倒的生活;
3.健康饮食,糖尿病、高血压和心血管疾病都有对应的健康饮食和饮食原则;
4.减少或者完全戒断不良嗜好,比如吸烟、饮酒等影响血管和神经功能的嗜好,而类似麻将、打牌等嗜好会导致久坐;
5.控制身体质量指数(BMI)和体脂,远离肥胖;
6.加强体育锻炼,减少静息状态,尽可能达到每周至少150分钟以上的中等强度体育锻炼;
7.改善睡眠环境,养成良好的睡前习惯,不要在睡前喝酒或大量饮水等影响睡眠的行为。

*快走等即为中等强度体育锻炼,更剧烈的活动如爬山、慢跑即为高等强度体育锻炼

参考文献:

[1]Nedergaard et al.,Science 370,50–56(2020)

[2]JAMA.2021;325(21):2153-2155.doi:10.1001/jama.2021.5631

本文首发:医学界神经病学频道
本文作者:姜飞熊
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