大多数人一生中有三分之一的时间都在睡觉。尽管我们需要睡眠的原因之一是，大脑和身体都需要休息，但实际上，在我们睡眠的期间，大多器官都仍在继续工作，大脑尤其活跃。过去十年间，越来越多新研究证据提示，睡眠还有另一个重要作用：清除“垃圾”，给大脑“排毒”。
神经元和神经胶质细胞的新陈代谢非常活跃，会产生大量代谢废物，包括乳酸，以及阿尔茨海默病病理相关的Aβ蛋白和tau蛋白等有毒物质。有效清除这些代谢废物有助于保护神经元和神经胶质细胞。
近日，来自哈佛医学院的Anthony L. Komaroff博士在《美国医学会杂志》（JAMA）发表文章，回顾了睡眠会激活大脑清除“垃圾”的新兴科学证据，以及睡眠中断与神经系统疾病之间的关联。
在其他器官中，淋巴系统是废物清除的关键。然而，几个世纪来的解剖学研究都没有在大脑中发现淋巴系统，这令人困惑。
2015年一项在《自然》发表的研究表明，在啮齿动物、非人类灵长类动物和人类的脑膜中都发现了淋巴管。这些血管能够将体液和免疫细胞同时带入颈部深处的淋巴结，并最终进入体循环。
另一个惊喜是对类淋巴系统（glymphatic system）的发现。类淋巴系统将“新鲜”脑脊液（CSF）与富含代谢废物的脑间质液（ISF）混合，并将体液和代谢废物排出大脑、随后进入体循环，完成对大脑的“冲洗”。
具体而言，新鲜脑脊液产生后，会进入蛛网膜下腔，随后进入类淋巴系统的动脉周围部分。穿过类淋巴管外壁进入神经毡（the neuropil，在神经组织内由树突和轴突末梢构成的丛状结构）之后，脑脊液会与神经元、神经胶质细胞周围的、富含代谢废物的脑间质液混合，最终进入类淋巴系统的静脉外周部分，随后向下流至颈部的淋巴系统，最终进入体循环。
那么，睡眠在其中起到了什么作用呢？
2019年一项发表于《科学》的研究显示，在睡眠期间，类淋巴系统中的流量最大，特别是在非快速动眼期（慢波睡眠期）。即便在白天睡觉也是如此。
一项《科学》研究表明，睡眠期间，脑间质液流动增加了60%。之所以会发生如此明显的变化，是因为在睡眠过程中，来自神经元和神经胶质细胞的细胞内液体会进入大脑间隙，导致脑间质液变多，因此大脑的“冲洗”流量就更大。
有研究显示，类淋巴系统会清除多达60%的大蛋白和溶质。其中，清除Aβ蛋白和tau蛋白能够减轻Aβ蛋白斑块的形成和扩大，阻止tau蛋白的传播——这意味着，减少了阿尔茨海默病的两大病理特征。也许更重要的是，类淋巴系统还“冲洗”掉了那些可能有神经毒性的小且可溶的Aβ和tau形式。
类淋巴系统的功能似乎会随着衰老而下降，原因之一是大脑中液体通过所需要的水通道数量减少。
在昼夜节律混乱（如轮班工作）和久坐人群中，类淋巴系统的功能也会降低。颅脑外伤，以及睡眠呼吸暂停、肥胖、高血压、2型糖尿病、脑血管动脉粥样硬化、脑血管出血、缺血性中风、阿尔茨海默病、睡眠中断或剥夺的情况下，类淋巴系统的功能也会降低。
前面提到，睡眠不足会降低类淋巴系统的功能。同时，长期睡眠不足与多种神经系统疾病有关，包括阿尔茨海默病、帕金森病、多发性硬化、中风、亨廷顿病、癫痫、神经胶质瘤、自闭症谱系障碍和神经性疼痛等。
那么，在睡眠不足的情况下，类淋巴系统障碍是否就是这些睡眠相关健康问题的原因呢？
在阿尔茨海默病中，支持证据最为明显。在果蝇、啮齿动物和具有正常认知功能的人类中，睡眠不足似乎会增加Aβ的积累。
动物研究表明，这是通过破坏类淋巴系统水通道的功能而导致的。例如，水通道受损的小鼠会表现为类淋巴功能降低、大脑中Aβ和tau蛋白积累、神经炎症、突触丧失和工作记忆降低等等。而当小鼠被剥夺睡眠时，水通道或类淋巴管受损后更有可能出现不良后果。
人类研究也得到了一致的发现。在阿尔茨海默病患者的前瞻性研究中，由于遗传风险导致类淋巴系统水通道“流量”低，也与认知能力下降有关。有人类研究显示，即便一晚上的睡眠剥夺，也会导致大脑中的Aβ负担增加。2020年《科学》发表研究表明，在阿尔茨海默病患者中，Aβ和tau蛋白的分布方式也反映了类淋巴系统中的液体流动方式。
小结
类淋巴系统和脑膜淋巴系统的发现让我们理解了大脑如何清除代谢废物。越来越多证据显示，睡眠可以激活类淋巴系统来“冲洗”大脑，而睡眠不足会影响类淋巴系统功能，可能进而会导致多种疾病。
未来，还需要更多的人体研究来验证这些机制，也需要探索改善类淋巴系统的疗法，从而更好帮助大脑清除代谢废物。
参考资料
Does Sleep Flush Wastes From the Brain? JAMA, doi:10.1001/jama.2021.5631
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