0 引言

       传统观念认为，中枢神经系统（central nervous system, CNS）不存在淋巴系统，脑内代谢废物主要依靠脑脊液（cerebrospinal fluid, CSF）循环途径清除，但经典的CSF循环理论难以解释神经元作为高代谢活性细胞持续产生大量代谢废物的高效清除过程^[1]。随着对大脑代谢废物清除的深入研究，人们发现CNS中存在淋巴系统，包括胶质淋巴系统（glymphatic system, GS）和脑膜淋巴管（meningeal lymphatic vessels, mLVs），它们具有清除脑内代谢废物、维持脑内环境稳态和大脑正常功能等作用。越来越多的研究表明，脑淋巴系统功能障碍是介导多种CNS疾病发生发展的病理生理学机制之一，并与患者的认知密切相关^[2]。本综述将聚焦脑淋巴系统，围绕其结构和功能、影响因素、影像检查方法及在多种CNS疾病中的研究展开，旨在揭示不同疾病的淋巴系统功能变化规律，以建立疾病淋巴系统功能障碍的神经影像学标志物，并推动基于脑淋巴系统调控的早期干预策略，以改善患者预后和生活质量。

1 脑淋巴系统的结构和功能

1.1 GS

       2012年，ILIFF等^[3]利用基于荧光示踪剂的双光子显微镜技术，发现了具有清除脑内代谢废物的脑内液体运输网络，并将其命名为GS。GS由星形胶质细胞血管终足表达的水通道蛋白4（aquaporin 4, AQP4）和血管周围间隙（perivascular space, PVS）组成。该系统主要由脑实质转运通路、动脉旁的CSF流入通道以及静脉旁的间质液（interstitial fluid, ISF）流出通道三部分组成。在GS中，CSF沿大脑表面动脉及穿支小动脉走行的PVS进入脑实质，完成与ISF之间的物质交换和对流，之后CSF-ISF混合物通过静脉旁间隙流出以此清除代谢废物^[4]。

1.2 mLVs

       2015年，LOUVEAU等^[5]和ASPELUND等^[6]借助扫描电子显微镜和淋巴管内皮细胞的特异性标志物等方法，在小鼠硬脑膜中发现了广泛分布的淋巴管网络，并将其定义为mLVs。与外周淋巴管相似，依据有无平滑肌细胞和淋巴瓣膜，可将mLVs分为初始淋巴管和集合淋巴管；此外mLVs也能表达PROX1、VEGFR3、LYVE1等外周淋巴管内皮细胞的特异性标志物。然而相较于外周淋巴管，mLVs是由分支较少的薄壁初始淋巴管构成，且大部分缺乏淋巴瓣膜结构。

       因此，mLVs的发现进一步完善了脑淋巴系统的液体运输途径，即CSF由脑室系统的脉络丛（choroid plexus, ChP）产生，然后经PVS进入脑实质并完成与ISF之间的营养物质和代谢废物的交换，最后通过蛛网膜颗粒、mLVs或颅神经和脊神经排出，进入颈深淋巴结^{[7, 8]}。

1.3 脑淋巴系统的功能

       GS和mLVs相互作用，共同促进脑内代谢废物的清除、维持脑内环境稳态和大脑正常功能。当脑淋巴系统功能受损时，β-淀粉样蛋白（amyloid β-protein, Aβ）、α-突触核蛋白（α-synuclein, α-Syn）和tau蛋白等神经毒性蛋白会在脑实质内聚集，进而促使多种CNS疾病的发生发展^{[9, 10]}。此外，GS和mVLs还参与运输载脂蛋白E（apolipoprotein E, ApoE），选择性运输ApoE对脂质和葡萄糖代谢、星形胶质细胞Ca²⁺信号传导具有重要作用。

       研究还发现，与外周淋巴系统类似，mVLs同样具备免疫监视功能。CNS是高度活跃及调节的免疫监视部位，外周淋巴系统可以通过mLVs实现对大脑的免疫监视^[11]。正常情况下硬脑膜窦周围聚集着大量免疫细胞（如树突状细胞、T细胞），而切除颈深淋巴结或结扎mLVs会减少硬脑膜中的T细胞含量，表明mLVs是CNS与外周淋巴系统实现免疫监视的主要途径^{[5, 6]}。

2 脑淋巴系统的影响因素

       近年来越来越多的研究表明，脑淋巴系统功能受到多种因素的调控和介导，如AQP4、睡眠、动脉搏动、衰老以及身体姿势的变化等都会对其功能产生影响。本文将重点综述影响GS和mLVs功能的关键因素。

2.1 AQP4

       AQP4是GS的主要驱动因素，它促进了CNS中CSF-ISF的溶质交换并随后引流到颈深淋巴结的清除过程^[12]。多项啮齿动物的研究表明，AQP4的缺失或药物抑制通过减缓CSF-ISF的溶质交换加重脑内代谢废物的沉积，最终导致神经变性和认知功能缺陷等严重后果^{[12, 13, 14]}。此外，AQP4的极化分布状态对CSF-ISF的溶质交换速率也有着重要影响。PENG等^[15]和SI等^[16]研究发现，AQP4去极化小鼠的CSF-ISF的交换减少，即GS功能障碍；通过药物恢复AQP4的极性分布，则可以改善GS功能，加快Aβ蛋白等代谢废物的清除。除此之外，研究还发现AQP4极化分布被破坏的严重程度与GS功能的受损程度相关。

2.2 睡眠

       在睡眠状态下，GS和mLVs呈现活跃状态，其清除代谢废物的效率较清醒时更高；睡眠不足则会影响GS和mLVs功能^{[17, 18]}。HAUGLUND等^[19]的研究发现，睡眠期间的GS清除率较清醒时显著增高，增强去甲肾上腺素振荡频率可通过调节血管运动提高GS的清除效率。由此可见，影响GS和mLVs清除效率的关键因素并非昼夜节律，而是睡眠-觉醒状态本身。此外，还有多项研究观察到睡眠障碍患者的GS和mLVs功能显著低于健康人，而伴发睡眠障碍的阿尔茨海默病（Alzheimer's disease, AD）、帕金森病（Parkinson's disease, PD）患者则表现出更差的GS和mLVs功能和更严重的认知功能障碍^{[20, 21]}。

2.3 动脉搏动

       动脉搏动被认为是PVS内CSF流动的主要驱动力，而CSF流动则是GS和mLVs清除代谢废物的基础^[22]。最近一项基于多模态MRI方法的研究表明，脑动脉搏动与三种潜在的GS神经影像学标志物存在相关性，包括扩张的PVS、ALPS指数和白质自由水。该研究还发现动脉搏动减弱会通过影响CSF流动间接抑制脑内代谢废物的清除，从而加速大脑老化和疾病的恶化^[23]。

3 评价脑淋巴系统功能的方法

       既往动物实验多采用双光子显微镜成像技术来研究啮齿类动物的GS。2012年ILIFF等^[3]通过该成像技术追踪AD小鼠模型中荧光标记的Aβ，发现了具有清除脑内代谢废物功能的GS，但这一技术仅适用于大脑皮层的小区域成像。而MRI技术具有双光子显微镜成像技术不具备的优势，如可以实现全脑成像，因此现在越来越多的研究应用MRI技术来评估脑淋巴系统。

3.1 有创性的评估方法

3.1.1 鞘内注射钆对比剂

       鞘内注射钆对比剂（gadolinium-based contrast agents, GBCAs）的MRI技术是目前临床上评估脑淋巴系统功能的金标准。ZHOU等^[24]通过鞘内注射GBCAs并进行多时间点的MRI技术，清晰地观察到CSF示踪剂在GS和mLVs的动态显像；除此之外该研究还观察到GS和mLVs功能障碍与较大的脑白质高信号体积相关。

3.1.2 静脉注射钆对比剂

       GBCAs经外周静脉注射后可进入CSF，即CSF是含钆对比剂进入大脑的途径之一^[25]。ZHANG等^[26]利用静脉注射GBCAs的MRI技术观察到，静脉给药的GBCAs沿PVS流入脑实质，然后通过静脉旁间隙外排到mLVs被清除。此外，研究还发现动脉硬化性脑小血管疾病（cerebral small vessel disease, CSVD）患者的GS和mLVs功能明显受损，表明GS和mLVs功能障碍可能参与了CSVD的发生发展。

       静脉注射GBCAs相对于鞘内注射GBCAs更为安全，但鞘内或静脉注射GBCAs都属于有创性的检查手段，目前主要用于动物研究。因此，开发脑淋巴系统的无创性评估方法具有重要临床价值。

3.2 无创性的评估方法

3.2.1 沿血管周围间隙扩散张量成像分析

       沿血管周围间隙扩散张量成像分析（diffusion tensor image analysis along the perivascular space, DTI-ALPS）是TAOKA等^[27]提出的一种评估GS功能的无创性方法。该方法通过测量侧脑室体平面的联络纤维和投射纤维沿X轴的扩散率反映GS功能，ALPS指数值越低表明PVS扩散率越低，即GS功能受损越严重。2021年，ZHANG等^[28]的研究发现，ALPS指数与鞘内注射GBCAs的MRI检测结果之间具有显著的正相关性，这一发现表明了DTI-ALPS方法评估GS功能的可行性。HUANG等^[29]针对AD的研究发现，ALPS指数越低，Aβ蛋白沉积越多，疾病越严重。SHEN等^[30]的研究则着眼于PD患者不同阶段的GS功能，结果显示早期PD患者仅发现左侧大脑半球ALPS指数降低，而晚期PD患者可累及右侧大脑半球，且左侧大脑半球ALPS指数变化更明显，表明患者的GS功能障碍随着病程进展而进行性加重。此方法具有无创、成像及分析过程简单和接受度高等特点，是目前临床评估GS功能最为常见的无创性方法。但它也存在一定的局限性，首先，该方法对GS为间接评估且局限于髓静脉周围；其次，ROI放置具有主观与低效性。

3.2.2 可视化PVS

       PVS是GS的重要组成结构，研究表明GS功能障碍会导致PVS异常扩张。目前临床上主要通过视觉评定量表对PVS严重程度进行分级评估，根据特定脑区（如基底节区）的PVS数量将其分为5级。然而人工视觉评估耗时耗力，尤其难以识别较小的PVS，为此研究者通过开发基于机器和深度学习的半自动或自动分割量化模型，显著提升了PVS检测的效率和精确度^[31]。ZHANG等^[32]运用基于机器学习的自动分割量化模型发现，AD患者GS功能显著受损，表现为基底节区PVS体积分数升高和ALPS指数降低，且这两个指标之间呈负相关。由此可见，PVS可作为评估GS功能的影像标志物，并用于预测疾病的进程；同时，基于PVS的评估方法凭借无创性和操作便捷性，在临床研究中展现出良好的应用前景。

3.2.3 可视化ChP体积

       ChP作为产生CSF的重要结构，也参与脑内代谢废物的清除。研究发现，ChP体积增大可能与GS功能障碍有关。CHOI等^[33]的研究发现AD患者的ChP体积明显增大，增大的ChP体积与患者认知障碍的严重程度有关。另一项针对AD（Aβ聚集）和CSVD的研究中观察到AD和CSVD患者都与ALPS指数、PVS和ChP体积这些GS标志物独立有关；其中ALPS指数、ChP体积还与患者认知功能相关^[34]。尽管手工勾画目前仍是ChP分割的金标准，但该方法操作过程烦琐。为此，研究人员成功开发出基于深度学习的自动分割量化模型，实现了ChP分割效率和测量精度的双重提升。

       由于以上无创性评估方法都具有一定的优势和局限性，而GS的解剖结构复杂且其功能易受多种因素影响，因此在临床研究中需采用多模态MRI方法，对GS功能进行多维度综合评估以确保研究结果的精准性。

4 脑淋巴系统在中枢神经系统疾病中的研究

4.1 AD

       AD是最常见的痴呆类型，目前认为其核心病理特征是Aβ蛋白在细胞外异常沉积形成斑块和过度磷酸化的tau蛋白在细胞内以神经元纤维缠结的方式聚集^[36]。GS和mLVs功能受损会阻碍脑内代谢废物清除，导致Aβ、tau蛋白在脑实质中聚集；Aβ、tau蛋白的聚集不仅会加速AD的病程进展，还会导致不可逆的认知功能损伤^[37]。HSU等^[38]研究发现GS功能与AD患者的认知功能呈正相关，与脑Aβ蛋白和tau蛋白沉积呈负相关；同时，ALPS指数是Aβ、tau蛋白沉积和认知功能障碍的重要中介因子。此外，还有多项研究发现药物治疗（如血管内皮因子-C）、外科手术和非药物治疗（如40 Hz光声疗法、运动）等方法可以通过增强GS和/或mLVs功能以减缓或改善患者症状^{[39, 40]}。以上研究提示，靶向调控脑淋巴系统功能作为AD的治疗靶点具有重要的研究价值。

4.2 PD

       PD是一种发病率仅次于AD的神经退行性疾病，其主要病理学改变是黑质多巴胺能神经元进行性丢失和α-syn蛋白异常聚集形成路易小体^[41]。较多研究表明，PD患者与脑淋巴系统之间也存在密切联系。GS和mLVs功能障碍可能导致并加重毒性蛋白α-syn在脑实质中的聚集，最终引发神经变性和认知障碍。此外，这些毒性蛋白的聚集又会阻碍淋巴回流通路并进一步加剧脑淋巴系统功能损伤，形成恶性循环，使疾病持续恶化^[42]。REN等^[43]的研究发现，PD患者的ALPS指数较健康志愿者明显降低，且ALPS指数和帕金森病评定量表-Ⅲ的评分呈正相关。PANG等^[44]的研究中还观察到，与认知正常的PD患者相比，发展为痴呆的PD患者表现为更低的ALPS指数和更高的基底节区PVS体积分数；同时ALPS指数与整体认知能力之间具有正相关性。综上所述，ALPS指数有望成为早期识别痴呆高风险的PD患者并预测PD患者运动和认知严重程度的潜在影像学标志物，从而实现疾病的早诊断和早治疗。

4.3 CSVD

       CSVD是由各种病因影响脑内小动脉及其远端分支、微动脉、毛细血管、微静脉、小静脉所导致的一系列临床、影像和病理综合征，其主要影像学标志物包括近期皮层下梗死、假定血管源性腔隙、脑白质高信号、PVS、脑微出血、脑萎缩、皮层表面铁沉积与皮层微梗死^[45]。既往多项研究表明，GS和mLVs功能受损与CSVD发病机制相关，尤其与患者认知功能障碍密切相关^[46]。一项基于社区人群的研究发现，ALPS指数与CSVD的有无和严重程度具有相关性，并与患者的认知功能独立相关；同时该研究还将ALPS指数添加到基于血管风险因素的传统模型中，进而提高了GS功能障碍对CSVD的预测能力^[47]。ZHOU等^[24]的研究通过鞘内注射对比剂的MRI技术和DTI-LAPS评估CSVD患者的GS和mLVs功能，结果显示CSVD患者GS和mLVs功能受损与更高的白质高信号体积及更快的白质高信号进展相关。此外该研究还发现通过靶向递送血管内皮生长因子-C可以增强mLVs功能以缓解脑白质脱髓鞘。这意味着脑淋巴系统损伤与CSVD相关病理生理机制存在相互作用，增强GS和mLVs功能可能成为延缓CSVD及其他神经退行性疾病进展的有效治疗策略。

4.4 蛛网膜下腔出血

       蛛网膜下腔出血（subarachnoid hemorrhage, SAH）是指颅内脑血管突然破裂，血液流入蛛网膜下腔的一种出血性脑血管病，可继发脑血管痉挛、脑积水和神经炎症等严重并发症，致残率和死亡率极高^[48]。WANG等^[49]通过建立比格犬血管穿孔模型模拟SAH发现，SAH发生后立即出现GS和mLVs损伤，且mLVs的功能恢复早于GS。研究进一步指出，通过CSF外引流清除CSF中的血液成分可促进GS和mLVs功能的恢复。最近的一项SAH临床研究结果也显示，SAH患者在发病初期GS功能严重受损，随着病程进展，GS功能逐渐恢复^[50]。因此，脑淋巴系统持续性受损可能是SAH后神经功能损伤和认知功能障碍的主要原因，而促进GS和mLVs功能的恢复则有望改善SAH患者的预后。

4.5 缺血性脑卒中

       缺血性脑卒中（ischemic stroke, IS）是脑血管供血不足引起局部脑组织缺血、缺氧的一种缺血性脑血管病。IS后，GS和mLVs功能障碍可能加剧脑水肿的病理进程，而脑水肿的严重程度与患者神经功能恢复和预后密切相关^[51]。ZHU等^[52]在小鼠IS模型中研究发现，IS小鼠急性期GS清除功能明显受损，但随着卒中病程的进展，GS功能逐渐恢复；该研究还发现，通过改善GS功能可以减轻脑水肿程度并缓解认知功能障碍。这些研究结果提示，通过药物靶向改善脑淋巴系统功能可能为治疗IS后脑水肿提供了新的干预策略，具有显著的临床转化前景。

5 小结与展望

       GS和mLVs的发现颠覆了CNS缺乏淋巴系统的传统观念，激起了学术界对脑科学的新一轮探索热情。脑淋巴系统作为清除脑内代谢废物的主要途径，对维持脑内环境稳态和大脑正常功能起着关键作用，目前已广泛应用于多种CNS疾病的研究和探索，不仅为疾病的病理生理机制提供了新的神经影像学标志物，还为疾病的治疗提供了新思路。然而当前的研究仍然存在一定的局限性：（1）多数研究是样本量较少、横向的单中心项目，难以全面反映问题，后续可扩大样本量，采用多中心、纵向深入研究方法，充分考虑地域、睡眠及年龄等潜在干扰因素；（2）各种MRI技术均有一定的局限性且使用相对独立，今后可结合多种MRI技术，构建基于MRI技术的多模态影像模型，开发并不断改善算法模型，让脑淋巴系统的评估更加精准和全面；（3）现有研究多聚焦脑淋巴系统在疾病发生发展中的作用，未来不妨拓展针对疾病高危人群的前瞻性队列研究，并探索靶向调控脑淋巴系统功能的干预手段，实现对疾病的早期诊断和干预，改善患者预后和生活质量。

       总而言之，尽管面临挑战，但脑淋巴系统在CNS疾病中的研究仍展现出巨大的发展前景，通过不断完善研究方法、MRI技术应用及开发并改善算法模型，将为CNS疾病的临床诊断和治疗提供新策略。