大脑隐藏的管道网络被揭示
约翰霍普金斯医学院的研究人员发现，哺乳动物大脑如何形成复杂的管状网络，将有毒物质在脑细胞内外运输，类似于过去办公室和商店中使用的气动管道系统，用于在不同地点间传送物品。
这项发表于10月2日《科学》杂志的研究由美国国立卫生研究院资助，使用了基因工程小鼠和先进成像工具观察这些微观结构。研究人员认为，该发现可能为阿尔茨海默病及其他神经退行性疾病的生物学过程提供新见解，有望推动未来治疗策略的发展。
大脑的秘密运输系统
实验中，科学家观察到纳米管的形成，这些结构似乎帮助神经元清除有害小分子，包括β-淀粉样蛋白——一种以形成粘性团块而闻名的蛋白质，此类团块是阿尔茨海默病患者大脑的典型标志。
"细胞必须清除有毒分子，通过产生纳米管，它们可将这种毒素传递给邻近细胞，"约翰霍普金斯大学医学院神经科学副教授、通讯作者姜亨培（Hyungbae Kwon）表示。"不幸的是，这也导致有害蛋白质扩散至大脑其他区域。"
信息与危害的高速公路
借助高倍显微镜和活细胞成像技术，研究团队观察到神经元在树突（连接脑细胞的分支结构）间形成细长的手指状延伸物。这些"树突纳米管"充当狭窄通道，使小型有毒分子得以在神经元间移动。
"树突纳米管的细长柱状结构有助于信息快速在神经元间传递，"姜亨培解释道。"这些纳米管可运输钙离子、其他离子或有毒分子，特别适合向远距离细胞传递信息。"
阿尔茨海默病的早期线索
研究团队报告称，新实验记录过程的计算模型模拟了"早期淀粉样变性"进程，并"揭示了大脑中超越常规脑细胞通信的纳米管连接层"。
姜亨培表示，这些发现可帮助研究人员更深入理解如何开发针对包括阿尔茨海默病在内的神经退行性疾病的治疗方法。
观察纳米管的实际运作
实验中，研究人员从正常实验小鼠大脑提取微小组织样本，使用高倍显微镜分析神经元内纳米管的功能与结构。新型显微镜技术使约翰霍普金斯科学家得以精细观察纳米管结构，并实时监测其在脑细胞间转移物质的过程。
随后，科学家将正常小鼠脑组织样本与经基因改造、会发展出阿尔茨海默病标志性淀粉样蛋白堆积的小鼠样本进行对比。
纳米管与阿尔茨海默病的进展
研究人员指出，与同龄正常小鼠相比，患阿尔茨海默病的小鼠在三个月大时（尚无症状阶段）大脑中纳米管数量显著增加。至六个月大时，两类小鼠的纳米管数量开始趋于接近。
通过分析人类神经元样本（经许可取自公开电子显微镜数据库），科学家发现神经元间形成的纳米管具有类似形态，其形成方式与实验小鼠一致。
未来实验
姜亨培表示，未来研究将聚焦于确认大脑中除神经元外的其他细胞类型是否存在更大规模纳米管网络。最终，团队计划设计实验人工创建纳米管，以观察其对细胞状态的影响。
"掌握此知识后，"姜亨培补充道，"未来可能通过调节纳米管产量来保护大脑。"
迈向神经退行性疾病的靶向治疗
"设计基于本研究的潜在疗法时，我们可根据疾病阶段靶向调控纳米管产生——通过增加或减少其形成，"姜亨培强调。
参考文献："通过树突纳米管网络进行大脑中的细胞间通信"，作者Minhyeok Chang、Sarah Krüssel、Laxmi Kumar Parajuli、Juhyun Kim、Daniel Lee、Alec Merodio、Jaeyoung Kwon、Shigeo Okabe和Hyung-Bae Kwon，2025年10月2日发表于《科学》杂志。
DOI: 10.1126/science.adr7403
本研究由美国国立卫生研究院资助（项目编号DP1MH119428和R01NS138176）。
参与研究的其他人员包括约翰霍普金斯大学的Minhyeok Chang、Sarah Krüssel、Juhyun Kim、Daniel Lee、Alec Merodio和Jaeyoung Kwon；以及东京大学的Laxmi Kumar Parajuli和Shigeo Okabe。
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