非洲爪蟾肌硬膜桥的发现：揭示四足动物脑脊液调控的进化新证据

本研究针对肌硬膜桥（MDB）在脊椎动物中的进化保守性与功能机制，以非洲爪蟾（Xenopus laevis）为模型，通过大体解剖、组织染色和扫描电镜技术，首次在两栖类中证实MDB的存在。研究发现其由I型和III型胶原纤维构成，连接最长肌（LGD）与硬脊膜（DM），并提出其可能通过调控硬膜张力影响脑脊液（CSF）动力学。该成果填补了MDB在四足动物进化链中的关键空白，为CSF循环机制提供了跨物种证据。

　　

在脊椎动物演化史上，两栖类占据着从水生到陆生的关键过渡地位。它们的颈部结构简单，仅有一节寰椎，却承载着头部运动与神经保护的双重使命。过去二十余年的研究表明，在哺乳类、鸟类和爬行类动物的枕下区域，普遍存在一种名为“肌硬膜桥”（Myodural Bridge, MDB）的纤维连接结构——它像一座微型的生物力学吊桥，将肌肉与包裹中枢神经系统的硬脊膜（Dura Mater, DM）紧密相连。科学家推测，这种结构可能在头部运动时牵引硬膜，调节脑脊液（Cerebrospinal Fluid, CSF）的流动，从而维持颅内稳态。然而，这一假说是否适用于更原始的脊椎动物？尤其在两栖类中，MDB是否存在？其结构与功能又展现出怎样的演化特征？这些问题成为解开MDB进化意义的关键。

为回答这一问题，研究团队选择模式生物非洲爪蟾（Xenopus laevis）为对象，开展了解剖学与组织学研究。论文发表于《Scientific Reports》，首次系统揭示了两栖类MDB的形态特征与潜在功能。

研究主要采用三类技术方法：一是大体解剖技术（3只成年爪蟾），通过层逐分离暴露寰枕间隙结构；二是组织化学染色技术（5只样本），包括Masson染色观察胶原分布、Picrosirius red偏振光染色区分I/III型胶原、Verhoeff染色特异性标记弹性纤维；三是扫描电镜（SEM，2只样本）三维重构纤维连接方式。所有操作均经大连医科大学动物伦理委员会批准，遵循NIH实验动物使用指南。

成年非洲爪蟾中存在MDB

解剖显示，爪蟾的寰枕间隙内存在明确的纤维束结构，连接最长肌（Longissimus Dorsi Muscle, LGD）和椎间肌（Interarcualis Muscle, IAR）的肌外膜与背侧寰枕膜（Dorsal Atlanto-Occipital Membrane, DAOM）及硬脊膜（DM）。该结构呈索带状，与其他椎间韧带形态显著不同，证实MDB在两栖类中的存在。

非洲爪蟾MDB的存在形式

组织切片显示，MDB以肌外膜延伸的形式存在，其纤维以多角度向腹侧附着于DAOM与DM。横截面中可见肌外膜增厚呈网状，与穹顶状DAOM融合；冠状面中纤维向中线汇聚，呈现“火焰样”三维构型。

MDB的胶原特性

Picrosirius red偏振光染色表明：DM主要含I型胶原（强红黄色双折射），而肌外膜与DAOM同时含I型和III型胶原（混合绿双折射）。弹性纤维几乎缺失，说明MDB以胶原纤维为主导。

弹性纤维的缺失与韧带分化

Verhoeff染色揭示关键差异：寰枕间隙的DAOM与MDB几乎无弹性纤维（染红色），而其他椎间连接含大量波浪状黑色弹性纤维，类似黄韧带（Ligamentum Flavum, LF）。这证实爪蟾的寰枕间隙已分化出以胶原为主的特殊膜结构，而非均匀的椎间连接。

SEM验证组织学结果

扫描电镜清晰显示肌外膜腹侧与DAOM融合， sagittal面中可见多层纤维结构与DM交织，进一步支持MDB作为连续纤维网的存在。

研究结论与讨论部分指出，非洲爪蟾MDB的发现填补了四足动物MDB进化序列的最后空白。其以胶原为主导的构成（I/III型）与哺乳类胚胎期MDB相似，可能具有一定的自我修复潜力。功能上，研究提出爪蟾MDB可能通过两种途径调控CSF：一是通过肌收缩传递张力至DM，改变蛛网膜下腔体积产生负压；二是通过穿越DAOM的血管交通支（研究中观察到）调节颅内外血流，从而更直接地影响CSF动力学。相较于颈椎灵活的高等脊椎动物，爪蟾有限的颈部运动可能需更直接的调控机制。

这一成果不仅证实MDB是四足动物高度保守的结构，更揭示了其功能演化的多样性：从水生到陆生，MDB对CSF的调控机制从直接血管关联逐步转向与头颈运动协同的间接模式。研究团队表示，下一步将利用爪蟾蝌蚪透明特性，开展活体CSF荧光示踪研究，为MDB的力学调控假说提供直接证据，并解析其 metamorphosis（变态发育）过程中的分子调控机制。