腦水腫(cerebral edema)是發生在大腦中的腫脹，是中風的一種嚴重且可能致命的並發症。在一項新的以小鼠為實驗對象的研究中，來自美國羅徹斯特大學醫學中心和丹麥哥本哈根大學等研究機構的研究人員首次發現通常與廢物清除相關的腦部類淋巴係統(glymphatic system)在中風時出現異常，導致腦脊液淹沒大腦，引發腦水腫，從而讓腦細胞溺死。相關研究結果於2020年1月30日在線發表在Science期刊上，論文標題為“Cerebrospinal fluid influx drives acute ischemic tissue swelling”。

        論文共同通訊作者、羅徹斯特大學醫學中心轉化神經醫學中心聯合主任Maiken Nedergaard博士說，“這些發現表明腦部類淋巴係統在中風後大腦的急性組織腫脹中起著關鍵性作用。理解這種由大腦中的電活動風暴推動的動態變化就為開發可能改善中風治療結果的潛在治療策略指明了道路。”

        腦部類淋巴係統由Nedergaard實驗室於2012年首次發現，它依附在大腦血液循環係統上，並由多層管道(plumbing)組成，並含有被運輸腦脊液的“管子(tube)”包裹著的內部血管。這種係統主要在我們睡眠時泵送腦脊液流過大腦組織，從而將有毒的蛋白和其他廢物衝走。

        盡管腦水腫是中風的一個眾所周知的後果，但治療選擇有限，腦水腫的嚴重程度取決於中風的程度和部位。鑒於大腦被限製在頭骨中，它幾乎沒有擴張的空間。如果這種腫脹很嚴重，那麼它會推入重要的結構，比如調節心血管係統和呼吸係統的腦幹，從而導致死亡。在極端情況下，通常是在不得已時，外科醫生會移除頭骨的一部分以減輕大腦的壓力。

        在開展這項新的研究之前，人們認為腦水腫的來源是血液中的液體。

        先是電波擴散，然後是腦脊液泛濫

        缺血性中風是最常見的中風形式，發生在大腦血管被阻塞時。當營養物和氧氣被剝奪後，腦細胞通常會在中風後幾分鍾內遭受損傷並去極化。當這些細胞釋放能量並放電時，它們觸發鄰近的細胞，從而產生多米諾骨牌效應，結果就是電波從中風部位向外擴散，即擴散去極化(spreading depolarization)。

        當這種情形發生時，神經元釋放出的大量鉀離子和神經遞質進入大腦。這會導致位於血管壁的平滑肌細胞失靈和收縮，從而在一種稱為擴散性缺血(spreading ischemia)的過程中切斷血液流動。腦脊液隨後流入由此產生的真空中，淹沒腦組織並引起腦水腫。這些原本就脆弱的腦細胞基本上被淹沒在腦脊液中，大腦開始腫脹。這些去極化電波可以在中風後的幾天甚至幾周內在大腦中持續存在，從而加劇了這種損傷。

        論文共同第一作者、Nedergaard實驗室博士生Humberto Mestre說，“當你迫使每個實質上是電池的細胞釋放電荷時，它代表了你能夠實現的腦功能最大破壞---你基本上可以一口氣讓整個大腦表麵放電。擴散去極化和局部缺血的雙重打擊使得血管痙攣，導致完全不正常的收縮，從而為腦脊液迅速流入大腦創造了條件。”

        這項研究將易患這種中風後腦部類淋巴係統功能異常的小鼠的大腦區域與在患有缺血性中風的人的大腦中發現的腦水腫聯係在一起。

        為新的中風療法指明道路

        這些研究結果表明，與現有療法結合使用的潛在新治療策略致力於在中風後迅速恢複血液流向大腦。這項研究還可能對在蛛網膜下腔出血和創傷性腦損傷等其他疾病中觀察到的腦腫脹有影響。

        阻斷神經細胞上特定受體的方法可能能夠抑製或減緩擴散去極化周期。此外，作為大腦中的一種支持細胞，星形膠質細胞表麵上的水通道蛋白aquaporin-4調節腦脊液的流動。當這些研究人員在經過基因改造後缺乏aquaporin-4的小鼠中開展中風實驗時，流入大腦的腦脊液明顯減慢。目前正在開發的Aquaporin-4抑製劑可潛在治療心髒驟停和其他疾病，最終可能成為治療中風的候選藥物。

        美國陸軍研究辦公室項目經理Matthew Munson博士(未參與這項新的研究)說，“我們希望這一新發現將導致新的幹預措施，以降低缺血性事件以及士兵可能遭受的其他腦部損傷的嚴重程度。”