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大腦排毒系統

人腦重量約1400公克,大約只佔成人平均體重的2%,但卻消耗身體20~25%的能量。在消耗能量的過程中,產生了許多有毒蛋白質與生化廢物。成人的腦每天必須清除七公克的受損蛋白質並以新生成的蛋白質取代;依此速率,每月大腦約更新210公克的蛋白質,而每年更新的蛋白質超過1400公克,也就是一顆大腦的重量!為了生存,大腦必須擁有清除有毒廢物的方法,我們無法想像一個產生思想與指揮全身行動的複雜器官,會缺乏一套有效率的廢物清除系統。直到最近幾年,科學家對大腦排毒系統還是所知不明,不了解大腦究竟是自己處理廢物,還是把這些廢物運送到神經系統之外丟棄?為什麼演化好像沒有讓大腦順利發展出運送廢物到身體其他器官處理的機制?畢竟人體就有專門代謝並回收廢物的肝臟,不是嗎?

大約五年前,我們開始試圖釐清大腦如何清除有毒蛋白質及其他廢物,並透過神經退化疾病來探究大腦排毒機制受到干擾時所產生的認知問題。我們認為,大腦廢物的清除過程如果受到阻礙,蛋白質廢物就會堆積在神經元裡面或周圍,進而導致神經退化疾病。

這個假設很吸引我們,因為我們已知,蛋白質的確會聚集並堆積在腦中,這個現象尤其常見於神經退化疾病。除此之外,我們也知道有毒蛋白質長期堆積於腦中,會阻礙神經元電生理與生化訊息的傳遞,並造成無法復原的傷害。在實驗動物身上發現,只要透過人為操弄產生過多蛋白質聚集於腦中,就可誘發阿茲海默症、帕金森氏症或其他與老化有關的神經退化疾病。

我們的研究發現,大腦擁有一套獨特的廢物清除系統,它能清除有毒蛋白質等生化廢物,並且在我們睡眠時最為活躍。清除腦中有毒物質的需求,或許可以解釋人們一生為何需要花2/3的時間睡覺!我們相信,只要了解這套排毒系統的運作原理與發生故障時的機制,就很有希望發展新的診斷技術和治療方法,來對付多種神經退化疾病。
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