림프계는 노폐물 제거와 면역 기능에 중요한 역할을 합니다. 2012년까지만 해도 뇌에는 그러한 노폐물 제거 시스템이 존재하지 않는다고 생각되었습니다. 성상세포가 이 작업을 용이하게 하는 것으로 밝혀졌습니다.
림프계는 다양한 대사 폐기물 생성물, 가용성 단백질의 축적 및 과도한 간질액을 포함한 노폐물을 제거하는 신체에서 중요한 역할을 합니다. 그것은 조직에서 노폐물로 채워진 투명한 액체인 림프를 이동시켜 걸러낸 후 체액을 혈류로 되돌리는 림프 모세혈관, 결절 및 덕트의 네트워크로 구성됩니다. 또한 림프계의 일부는 백혈구를 생성하고 면역 방어에 중요한 역할을 하는 비장과 흉선입니다.
신비하게도 아래 이미지에서 알 수 있듯이 림프계는 목에서 멈춥니다. 뇌는 어떻습니까? 확실히 뇌도 효과적으로 기능하기 위해 노폐물 제거 시스템이 필요합니다. 그러나 해부학적으로 림프관은 발견되지 않았으며 최근까지 뇌에는 림프계가 없다고 생각되었습니다. 대신 폐기물 제거는 일종의 분해 과정에 의해 발생하는 것으로 생각되었습니다.
성상세포 기반 클리어런스 또는 글림프 시스템
림프계는 뇌에 매우 많이 존재한다는 것이 밝혀졌습니다. 뇌에서 림프 기능은 ‘글림프 시스템’이라고 불리는 일반적인 유형의 신경교 세포인 성상세포에 의해 수행됩니다[1]. 이 성상세포의 발은 뇌의 맥관 구조를 감싸고 성상세포가 CSF를 동맥 혈관 주위 공간을 따라 뇌 조직과 뇌 조직의 간질 공간으로 이동시킨 다음 정맥 혈관 주위 및 신경 주위 공간으로 이동하여 신경 용질을 수막 및 경부 림프 배액 혈관으로 청소합니다.
이 발견은 2012년 Nedergaard 연구실에서 생쥐의 CSF에 추적자를 주입하고 이광자 현미경으로 이미징하여 다양한 크기의 분자의 이동 속도와 제거율을 추적함으로써 처음 이루어졌습니다. 이 분자는 동맥주위 공간을 통해 쉽게 이동하고 확산 속도보다 100배 빠른 속도로 정맥주위 공간에서 빠져나가는 것으로 밝혀졌으며, 이는 활발한 제거 과정을 시사합니다. 핵심 플레이어인 성상세포는 아쿠아포린-4가 결여된 형질전환 마우스를 사용하여 발견되었으며, 알츠하이머 치매의 주요 특징인 아밀로이드-β와 같은 큰 용질의 제거에서 70% 감소가 발견되었습니다. 그러나 이것은 여전히 논쟁의 대상입니다.
글림프 및 수막 림프계의 여러 특징이 인간에게 존재하는 것으로 나타났습니다. 조영 MRI 방법은 CSF가 설치류에서 설명된 글림프 시스템과 매우 유사한 경로를 따라 흐르는 것을 보여주는 데 사용되었습니다. 그러나 인간의 아교세포는 크기와 유전자 발현 및 특정 기능적 특성 측면에서 설치류의 아교세포와 실질적으로 다릅니다 . 그럼에도 불구하고 인간 성상세포는 또한 끝 발에 분극화된 아쿠아포린-4 발현을 가지고 있습니다. 그러나 설치류의 글림프 흐름을 유도하는 특정 요인이 인간에게도 적용되는지 확인하기 위해서는 여전히 연구가 필요합니다.
잠잘 때 활동
글림프 시스템의 주요 측면 중 하나는 주로 수면 중에 활성화된다는 것입니다[2]. 여기서 아밀로이드 β(Aβ)와 같은 유해한 대사 산물의 제거는 깨어 있는 상태에 비해 두 배 증가합니다. 또한, PET 연구에 따르면 Aβ는 단 하룻밤 동안 수면 부족을 겪은 후 건강한 인간의 뇌에 축적되는 것으로 나타났으며, 이는 인간의 글림프 경로가 주로 수면 중에 활성화될 수도 있음을 시사합니다. 아밀로이드 B는 수백 개의 대사산물 중 하나일 뿐입니다. 노폐물을 효과적으로 제거하지 못하는 일반적인 부족은 밤에 잠을 잘 못 자고 다양한 유형의 정신 및 신경 기능 장애의 원인이 될 수 있습니다. 우리는 수면이 뇌에 중요하다는 것을 오랫동안 알고 있었습니다. 이것이 그 주된 이유 중 하나일 수 있습니다. 쓰레기 수거를 위해서는 뇌의 주요 활동을 차단해야 한다는 것은 아마도 낮 교통 체증을 피하기 위해 대부분의 사람들이 잠들었을 때 거리를 청소하고 쓰레기를 치우는 것과 비슷할 것입니다.
관련 게시물 참조 앉 아서 생활하고 수면 부족을 겪는 사람들의 정신 건강 프로필.
글림프 시스템과 신경 및 정신 건강 장애
가장 잘 연구된 예는 아밀로이드 β와 알츠하이머병입니다. 인간을 대상으로 한 PET 연구에 따르면 건강한 대조군에 비해 알츠하이머병 환자에서 Aβ 및 타우 추적자의 CSF 청소율이 감소하는 것으로 나타났습니다. CSF 청소율의 감소는 또한 인간 뇌에서 Aβ의 회백질 농도 증가와 관련이 있었습니다. 다른 사람들은 최근 심부 경부 림프절(dcLN)의 구심성 림프관에서 뇌 림프액을 수집하는 프로토콜을 개발하여 CSF보다 훨씬 더 많은 대사 산물을 함유하고 있음을 보여줍니다[3]. 이것은 민감한 지표로서 BLF의 흥미로운 가능성을 제기합니다. 뇌 림프액의 대사산물을 측정하는 좋은 방법을 갖는 것은 뇌 역학 및 무질서한 결과와의 연관성을 확립하는 데 매우 유용할 수 있습니다.
참조
[1] Rasmussen et al., 신경 장애의 글림프 경로 Lancet Neurol. 2018년 11월; 17(11):1016-1024.
[2] Xie L, et al. 수면은 성인 뇌에서 대사산물 제거를 유도합니다. 과학 2013; 342(6156): 373–7.
[3] He W. et al., 건강 및 질병에서 뇌 림프계의 해부학 및 대사체 뇌 병리학 2019년 11월