中枢神经系统内大分子物质淋巴引流途径及其意义的研究
发表时间：2010-06-23 浏览次数：673次
作者：贾莉 孙保亮 杨明峰 作者单位：泰山医学院，山东 泰安 271000;泰山医学院附属医院，山东 泰安 271000
【关键词】 中枢神经系统 淋巴引流 淋巴滞留性脑病
传统解剖学观念认为，中枢神经系统(central nervous system,CNS)内不存在衬附内皮细胞的淋巴管及淋巴引流，脑脊液(cerebrospinal fluid,CSF)主要经蛛网膜绒毛回流到血液中, 该观点延续了一个多世纪。直到20世纪60年代，动物实验和临床研究发现颈部淋巴回流障碍可导致脑组织形态学、生理功能及行为异常后[1]，CNS淋巴引流的重要性始为人们所关注。随后有更多定量研究的结果显示颅外淋巴管在CSF引流中所起的作用可能比蛛网膜绒毛更为重要[2]。近年来，CNS淋巴引流的研究成为国内外研究的热点课题之一，许多学者对CNS淋巴引流途径、引流的量、生理和病理意义等方面进行了广泛深入的研究，并取得了突破性进展。现就该领域的最新研究进展作一综述。
1 中枢神经系统淋巴引流研究概况
1875年Quincke将示踪剂注射于动物蛛网膜下腔(subarachnoid space,SAS)，首次发现示踪剂沿着脑、脊神经根周围的SAS间隙进入颅外淋巴系统。1914年Weed将柏林兰注射于动物的SAS，结果发现柏林兰沿嗅丝周围的SAS间隙进入鼻腔粘膜，首次证实了SAS与鼻腔粘膜之间的联系，并在嗅神经分布的鼻粘膜内发现了毛细淋巴管。Johnston等[3]又证实在人类、灵长类及其他哺乳类动物的CSF与鼻淋巴管之间均存在联系。Yamada等[4]将放射性同位素标记的人血清白蛋白(RISA)注入兔脑组织的不同部位，在兔颈部淋巴结发现了大量RISA。近年来又发现CNS与颅外淋巴系统的联系通路是双向的。2005年Gao等[5]发现注入兔大脑皮层的示踪剂可出现于颈深淋巴结，同时注入颈淋巴结的示踪剂也可出现于脑组织和CSF中。上述实验充分证明了CNS与颅外淋巴系统之间存在联系及CNS淋巴引流途径的存在。
2 CNS淋巴引流途径
综合各种实验结果，CNS内的“淋巴液”主要经两条途径引流入颅外淋巴系统。
2.1 神经周围淋巴管途径
2.1.1 脑实质内“淋巴液”向CSF中的转运 脑实质中的“淋巴液”通过两种形式引流到CSF：(1) 血管周围间隙(perivascular space,PVS)和软脑膜淋巴孔途径：大脑灰质中的淋巴液首先进入毛细血管周围的Virchow - Robin间隙，然后沿各级动脉血管周围间隙流动，最后穿过软脑膜淋巴孔进入SAS，汇入CSF[6，7]。Li等[8]1996年用扫描电镜首次发现了人类脑膜淋巴孔。该孔位于脑膜间皮细胞之间，呈圆形或卵圆形，直径在0.33～2.98μm之间，散在或簇状分布，是脑膜上的一种固有结构。脑膜淋巴孔可能是脑的前淋巴管系统的一个重要组成部分，软脑膜淋巴孔可能在脑内淋巴向CSF转运中起重要作用。(2) 细胞外间隙(extracellular space,ECS)途径：实验研究发现注入大鼠脑白质中的示踪剂并不是如灰质中那样选择性地分布于血管周围间隙,而是呈弥散性分布,提示白质中“淋巴”可能通过扩散机制沿细胞外间隙(即神经纤维束间隙)弥散，经室管膜上皮转运到脑室系统，继而引流到SAS，汇入CSF[6]。
2.1.2 CSF的淋巴引流—神经周围淋巴管和硬脑膜淋巴孔途径 进入CSF中的“淋巴液”除经蛛网膜粒吸收外，蛋白质等大分子物质主要经脑神经及脊神经根周围的SAS，进入相应神经根周围淋巴管,继而引流到颅外淋巴系统[9]。近年来超微结构研究提示脑、脊神经鞘间隙周围的结缔组织中存在毛细淋巴管。液体和大分子物质可经神经鞘间隙进入毛细淋巴管。正常颅内压下该路径为：CSF中的“淋巴”沿SAS内的嗅神经、视神经、前庭蜗神经及其它脑、脊神经根周围的毛细淋巴管进入硬膜外疏松结缔组织，然后分别到达鼻腔粘膜、眶组织、中耳等处的毛细淋巴管，汇入颈部淋巴管及全身淋巴系统[10]。该途径谓之“神经周围淋巴管”(perineuro-lymphatics)途径。
实验研究发现SAS中的示踪剂可快速出现于鼻腔筛板粘膜[11], 提示在SAS与颅外淋巴系统之间存在另一直捷快速的通道。Li等[8]首次发现人类硬脑膜上亦存在淋巴孔，该孔有可能是介于SAS与颅外淋巴系统之间的直捷通道——“硬脑膜淋巴孔途径”，在CSF的淋巴引流中起重要作用。
2.2 血管周围的淋巴管前淋巴系统途径
脑内淋巴管前淋巴系统(prelymphatic-lymphatic system)是由位于脑血管外膜中的一些连续的组织间隙(即血管周围间隙)所构成。该系统起始于脑毛细血管周围的Virchow-Robin间隙，并沿脑内各级动静脉血管外膜中的组织间隙，与较大的脑血管颅外段外膜中衬附内皮细胞的毛细淋巴管相延续，构成了一个连续的淋巴引流系统[12]。
组织间隙(tissue spaces)是指位于结缔组织表面的一种连续的无内皮的小腔隙，里面充满了含有血浆蛋白的组织液。这种组织间隙遍布全身各个部位，在那些缺乏淋巴管而又存在淋巴引流的器官如脑、脊髓及眼等，起着引流“淋巴液”的特殊功能。由于组织间隙不是衬有内皮细胞的真正淋巴管，而是起始淋巴管前的一段淋巴引流通道，故称之为——“淋巴管前淋巴系统[12]”。Castenholz [13]用扫描电镜观察到起始淋巴管内皮细胞间的开放性连接与淋巴管前淋巴系统的直接连接，及组织通道至起始淋巴管间运输带的结构。
2.2.1 经颈内动脉系的大脑淋巴管前淋巴系统 有研究[14]将墨汁注射于动物大脑灰质内，在大脑毛细血管周围的Virchow-Robin间隙，大脑中动脉、颈内动脉颅内段和颅外段的外膜及颈深淋巴结中发现碳颗粒;并发现碳颗粒进入颈内动脉颅外段外膜中的毛细淋巴管。故认为颈内动脉系血管外膜中存在淋巴管前淋巴系统，可将大脑的“淋巴液”引流入颈部淋巴管。
2.2.2 经椎-基底动脉系的小脑淋巴管前淋巴系统 Wang等[15]将墨汁注射于大鼠的小脑灰质内，结果发现碳颗粒出现于小脑毛细血管周围的Virchow-Robin间隙内，小脑动脉、基底动脉、椎动脉颅内段和颅外段的外膜中。证实了小脑的“淋巴”经位于椎-基底动脉系血管外膜中的脑淋巴管前淋巴系统引流入颈部淋巴管。
3 CNS淋巴引流的量
CNS淋巴引流的量可能因动物的种属、年龄及注射部位不同而不同，且与动物注射示踪剂后的颅内压呈正相关。Boulton等[16]研究证实，随颅内压升高，经颈淋巴回流的CSF的量逐渐增多。Bradbury等[17，18]实验表明, 正常脑室内压下向猫侧脑室注射放射性碘标记的血清白蛋白(radioactive isotope labeled albumn，RISA),约有10%～15%引流入颈部淋巴;而家兔约有30%;Mollanji等[19]研究发现，成年羊CSF经淋巴和蛛网膜绒毛途径引流的量各占一半，而胎儿羊的蛛网膜绒毛可能缺如或数量很少且未发育成熟，CSF主要靠淋巴引流途径来回流。Bozanovic-Sosic等[20]先将羊的脑和脊髓SAS分隔开后，再将两种不同的放射性标记人血清白蛋白分别注入脑和脊髓的SAS，结果发现经脑和脊髓SAS引流CSF的量的比例为3:1，提示脊髓SAS在CSF的引流中也起着相当重要的作用。
4 CNS淋巴引流的生理意义
4.1 回吸收大分子物质
传统观念认为血脑屏障(blood-brain barrier，BBB)阻止了血浆蛋白等大分子物质透过脑内毛细血管进入脑组织。然而BBB分布并不均匀，在脑的最后区、正中隆起和松果体等处完全缺乏BBB，将放射性同位素标记的血浆蛋白经静脉注射后，发现血浆蛋白可经这些区域的组织间隙进入具有BBB的脑组织深处，这些区域内血浆蛋白的浓度与肝脏内一样高[21]。在病理情况下如脑部炎症、外伤、出血、梗塞时，BBB受损，大量血浆蛋白可进入脑组织;此外脑损害产生的大量细胞分解代谢产物如细胞碎片、蛋白质等物质在脑组织中积聚，这些大分子物质主要通过淋巴引流途径来清除[12]。
4.2 调节颅内压
CNS淋巴引流参与CSF循环，脑组织液及其中大分子物质的吸收，对维持正常颅内压具有重要作用。颅内压升高时淋巴引流量增多从而缓解高颅压，反之则减少[16，22]。实验中阻断脑淋巴引流途径后可导致颅内压调节障碍[23，24]。
4.3 参与CNS免疫
70年代中后期，人们逐渐发现CNS并非是一个完整的免疫豁免区。作为免疫系统组成部分之一的脑血管周围间隙具有淋巴管功能[18]，是机体整个免疫系统不可分割的一部分。大分子物质及免疫活性细胞从CNS通过血管周围间隙引流到颅外淋巴系统，为免疫识别、抗体生成及细胞介导的抗脑源性抗原提供可能性[25]。
5 CNS淋巴引流障碍——淋巴滞留性脑病 (lymphostatic encephalopathy，LE)
CNS 淋巴引流阻断后由于蛋白质等大分子物质滞留于脑组织间隙，使其胶体渗透压升高，导致脑水肿，颅内压升高，继而脑血管受压、脑血液循环障碍及BBB破坏，脑组织缺血缺氧，使脑细胞受损，甚至变性、坏死，结果导致脑组织形态结构改变和功能异常，即形成所谓“淋巴滞留性脑病(LE)”。
5.1 实验性LE
尽管有些动物实验显示CSF经淋巴转归的量所占比例并不大，但不能因此否定淋巴转归的重要生理意义。Foldi指出[12]，不能只根据单位时间内所运送物质的量来判断一个通道的重要性。胸导管每天只能运送2L淋巴液回静脉，与心脏血管相比，将会误认为胸导管在体液循环中没有什么重要作用。因此，必须根据阻断这一通道后所引起的病理改变方能确定其重要性。为了深入研究脑淋巴引流的生理意义，Foldi等[1] 和Sun等[26]分别采用放射线照射和外科手术的方法阻断动物颈部的淋巴引流，造成脑淋巴引流的不完全性阻断，实验性LE后发现动物发生如下变化：
5.1.1 脑的形态结构变化 国内外研究结果[1，27]显示，动物脑淋巴引流阻断后，肉眼可见脑膜紧张，脑肿胀，沟、裂变平或消失，脑室扩大，甚至出现脑疝。光镜下可见脑组织结构疏松，组织间隙变宽，Virchow-Robin间隙及血管壁外膜出现不规则形或半月形间隙，内含大量高蛋白水肿液。脑水肿以间质为主，亦可见到神经元及胶质细胞肿胀、变性甚至死亡。
5.1.2 CSF压力和BBB Foldi等[28]研究发现实验性LE后BBB对蛋白质等大分子物质的通透性增高，并由此造成淋巴引流负荷的进一步加重，即形成所谓“安全阀功能不全”(safety valve insufficiency)。
5.1.3 行为改变[28～29]手术阻断颈淋巴引流后3～4d出现行为改变，并持续1～2周。动物出现嗜睡、精神萎靡、厌食、四肢无力、站立不稳、自发活动减少、对外界刺激反应淡漠、学习与记忆能力下降或丧失、条件反射建立困难。
5.1.4 生理及电生理改变[30]颈淋巴阻断动物大脑皮层血流量显著降低，脑组织对缺氧的耐受性减低。脑电图异常表现为脑电活动减弱，以慢波为主，波幅减低，有时伴有尖波，这些变化自术后3d出现，持续20～26d;同时有睡眠时相改变，深慢波睡眠期延长，觉醒期相对缩短，这可能是由于脑水肿致脑缺血，引起生物电发放频率降低及上行网状激活系统功能紊乱所致。5～7d后体感诱发电位潜伏期明显延长，提示脑淋巴淤滞造成了脑内感觉传导通路的异常。
5.2 人类LE
Foldi早在1965年曾指出，淋巴滞留性脑水肿在人类病理学中占有重要地位。然而由于脑淋巴引流长期被人们所忽视，LE的症状及体征又缺乏特异性，该病以往曾被误诊为“假性脑瘤”、“耳源性脑积水”、“原发性急性脑病”及“良性颅内高压症”等[28]。近年来，随着对脑淋巴循环的深入研究，LE才为人们所认识。
LE主要见于各种原因引起的脑淋巴液产生过多或引流障碍，如脑部的炎症、中毒、损伤、肿瘤、缺血、缺氧及出血等。人类LE的症状及体征与实验性LE相同[28]。一般病人表现为自主活动减少，记忆力减退，精力不集中，表情淡漠，对疼痛刺激的反应性降低，易发生惊厥，可有头痛、眩晕、恶心呕吐等症状。另外可发生视乳头水肿，视网膜水肿，面部及颈部皮肤的淋巴性水肿。脑电图可正常或出现轻、中度异常的慢波，波幅降低，约有1/3病人出现明显的脑电图异常，甚至出现发作性的超同步电活动，特征是间隔2～4s或偶发的对称性、同步的高波幅δ波及θ波。但上述表现均为非特异性。131I白蛋白在颈部皮下的吸收指数可协助诊断LE，正常人应高于0.91，而LE患者明显降低，提示颈淋巴引流障碍。研究证明，对于实验性和人类LE，用大剂量泛酸和吡哆醇治疗都可取得较显著的效果。
6 结语与展望
综上所述，一个多世纪以来对中枢神经系统淋巴引流研究表明：一方面至今尚未证实脑和脊髓内存在衬有内皮细胞的淋巴管;另一方面又充分证明中枢神经系统内存在淋巴引流，其引流途径为位于脑血管外膜中的“淋巴管前淋巴系统”和位于脑、脊神经根周围的“神经周围淋巴管”。脑淋巴引流不仅对于维持脑的正常生理功能具有重要意义，在病理状态下可能具有更为重要的作用，关于此领域的研究虽然已取得一定进展, 但在淋巴引流途径、引流的量、生理和病理意义等方面仍有一些问题有待于进一步研究，以便为进一步探讨CNS淋巴相关疾病的发病机理和诊治开辟一条全新的途径。
【参考文献】
[1] Foldi M,Csillik B,Varkonyi,et al.Lymphostatic cerebral hemangiopathy[J].Vasc Surg,1968,2:214-222.
[2] Johnston M,Papaiconomou C.Cerebrospinal fluid transport: a lymphatic perspective[J].News Physiol Sci,2002,17(6):227-230.
[3] Johnston M,Zakharov A,Papaiconomou C,et al.Evidence of connections between cerebrospinal fluid and nasal lymphatic vessels in humans,non-human primates and other mammalian species[J].Cerebrospinal Fluid Research,2004,1:2.
[4] Yamada S,DePasquale M,Patlak CS ，et al. Albumin outflow into deep cervical lymph from different regions of rabbit brain[J]. Am J Physiol Heart Circ Physiol,1991,261(4):H1197-H1204.
[5] Gao YF,Yang ZQ.Experimental study of cranial-cervical lymph return in rabbit[J].Zhonghua Er Bi Yan Hou Tou Jing Wai Ke Za Zhi,2005,40(3):182-185.
[6] Zhang ET,Richards HK,Kida S,et al.Directional and compartmentalized drainage of interstitial fluid and cerebralspinal fluid from the rat brain[J].Acta Neuropathol(Berl),1992,83(3):233-239.
[7] Pollock H,Hutchings M,Weller RO,et al.Perivascular spaces in the basal ganglia of the human brain:their relationship to lacunes[J].J Anat,1997,191(Pt):337-346.
[8] Li JC,Zhou JL,Shi YH.Scanning electron microscopy of human cerebral meningeal stomata[J].Ann Anat,1996,178(3):259-261.
[9] Zakharov A,Papaiconomou C,Koh L,et al.Integrating the roles of extracranial lymphatics and intracranial veins in cerebrospinal fluid absorption in sheep[J].Mocrovasc Res，2004,67(1):96-104.
[10] Foldi M. The brain and lymphatic system[J]. Lymphology, 1996,29:1-9.
[11] Kida S,Pantazis A,Weller RO.CSF drains directly from the subarachnoid space into nasal lymphatics in the rat.Anatomy,histology and immunological significance[J]. Neuropathol Appl Neurobiol,1993,19(6):480-488.
[12] Foldi M. Prelymphatic-lymphatic drainage of the brain[J]. Am Heart J,1977,93(1) ：121-124.
[13] Castenholz A,Zoltzer H.New knowledge of the structural principle of lymph formation[J].Z Lymphol,1989,13(1):23.
[14] 王怀经，张宪涛，陈连壁，等.大鼠颈内动脉系的脑淋巴管前淋巴系统[J].解剖学报.1994，25(2):113-115.
[15] Wang HJ,Foldi-Smith JR.Drainage of the prelymphatics of the brain via the adventitia of the vertebral artery[J].Acta Anat,1989,134(1):67-71.
[16] Boulton M,Armstrong D,Flessner MF,et al.Raised intracranial pressure increase CSF drainage through arachnoid villi and extracranial lymphatics[J]. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol,1998,275:R889-R896.
[17] Bradbury MWB,Cole DF.The role of the lymphatic system in drainage of cerebrospinal fluid and aqueous humour[J].J Physiol (Lond),1980,299:353-365.
[18] Bradbury MWB,Cserr HF,Westrop RJ.Drainage of cerebral interstitial fluid into deep cervical lymph of the rabbit[J].Am J Physiol Renal Fluid Electrolyte Physiol,1981,240(9):F329-F336.
[19] Mollanji R,Papaiconomou C,Boulton M,et al.Comparison of cerebrospinal fluid transport in fetal and adult sheep[J]. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol,2001,281(4):R1215-R1223.
[20] Bozanovic-Sosic R,Mollanji R,Johnston MG. Spinal and cranial contributions to total cerebrospinal fluid transport[J]. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol,2001,281(3):R909-R916.
[21] Brightman MW, Klatzo I,Olsson Y,et al.The blood brain to proteins[J].J Neurol Sci,1970,10:215-239 .
[22] Silver I,Li B,Szalai J,et al.Relationship between intracranial pressure and cervical lymphatic pressure and flow rates in sheep[J]. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol,1999,277(6):R1712-R1717.
[23] Mollanji R,Bozanovic-Sosic R,Silver I,et al.Intracranial pressure accommodation is impaired by blocking pathways leading to extracranial lymphatics[J]. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol,2001,280(5):R1573-R1581.
[24] Mollanji R,Bozanovic-Sosic R,Zakharov A,et al.Blocking cerebrospinal fluid absorption through the cribriform plate increases resting intracranial pressure[J]. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol,2002,282(6):R1593-R1599.
[25] Weller RO,Engelhardt B,Phillips MJ.Lymphocyte targeting of the central nervous system :a review of afferent and efferent CNS-immune pathways[J].Brain Pathol,1996,6(3):275-288.
[26] Sun BL,Xia ZL,Yan ZW,et al. Effects of blockade of cerebral lymphatic drainage on cerebral ischemia after middle cerebral artery occlusion in rats[J]. Clin Hemorheol Microcirc.2000,23(2-4):321-325.
[27] Sun BL,Xia ZL,Zhang SM,et al.Effects of blockade of cerebral lymphatic drainage on regional cerebral blood flow and brain edema after subarachnoid hemorrhage[J].Proceedings of the 6th Asian Congress for Microcirculation,Tokyo,Japan,2005:pp105.
[28] Foldi M.The brain and the lymphatic system(2):morphologic effects of cervical lymphatic blockade[J].Lymphology,1996,29:10-24.
[29] 刘跃，王怀经，王怀星，等. 淋巴滞留性脑病模型空间记忆的改变[J]. 解剖学杂志，2002，25(2):151-154.
[30] Xia ZL,Sun BL,Yang MF,et al.The effect of cerebral lymphatic blockage on cortex regional cerebral blood flow and somatosensory evoked potential[J].Clin Hemorheol Microcirc.2003,29(3-4):345-349.
