《Frontiers in Immunology》：Beyond AQP-4: convergent glymphatic-meningeal lymphatic dysfunction underlying multifactorial migraine pathogenesis
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类淋巴系统（GS）是脑内代谢废物清除的关键通路，可介导可溶性蛋白及代谢产物的引流。近年研究发现，GS功能障碍可能是偏头痛病理生理的重要参与因素。GS的功能模式与外周淋巴系统相似，其代谢废物清除过程依赖星形胶质细胞完成：脑脊液经动脉周围间隙进入脑实质，通过星形胶
类淋巴系统（GS）是脑内代谢废物清除的关键通路，可介导可溶性蛋白及代谢产物的引流。近年研究发现，GS功能障碍可能是偏头痛病理生理的重要参与因素。GS的功能模式与外周淋巴系统相似，其代谢废物清除过程依赖星形胶质细胞完成：脑脊液经动脉周围间隙进入脑实质，通过星形胶质细胞终足上的水通道蛋白-4（AQP-4）通道汇入组织间液，最终引流至颈淋巴结。作为GS的下游效应结构，脑膜淋巴管（MLVs）在免疫监视及脑脊液（CSF）外流调控中发挥关键作用。降钙素基因相关肽（CGRP）主要参与神经系统内的痛觉传导与神经炎症反应，其在MLVs中可通过促进VE-钙黏蛋白重排调节CSF外流，进而影响偏头痛小鼠的疼痛反应。研究人员已在偏头痛模型小鼠中观察到GS功能障碍，该异常可能与皮质扩散性抑制（CSD）诱导的血管周围间隙（PVS）一过性闭合相关；硝酸甘油（NTG）诱导的偏头痛模型小鼠中也存在GS功能受损。GS功能障碍可导致CGRP、活性氧及炎性因子蓄积，参与偏头痛的启动过程。此外，作为偏头痛先兆的核心机制，CSD被证实可诱导PVS一过性闭合，阻断GS内液体流动；GS清除能力下降会增强谷氨酸能信号传导并触发神经炎症。AQP-4作为GS的核心组分，在维持PVS功能及调控神经炎症中具有重要作用，其表达下调及极性丧失会进一步损害GS清除能力，导致致病介质蓄积。CSD与神经炎症可协同加重GS功能障碍。未来仍需深入研究相关机制，探索恢复偏头痛患者GS功能的潜在治疗靶点。
1 引言
1914年Lewis Weed将染料注入脑脊液后，发现其可快速出现在颈淋巴结中，首次提示脑脊液引流不仅依赖脑静脉系统，还存在淋巴途径。2012年正式提出的类淋巴系统（GS）与人类淋巴系统功能相似，其液体流向与血流方向一致，由动脉壁搏动驱动。既往认为脑内缺乏淋巴系统，但后续研究证实硬脑膜内存在真正的淋巴管结构——脑膜淋巴管（MLVs）。MLVs分布于硬脑膜静脉窦周围，表达血管内皮生长因子受体3、Prospero同源框蛋白1、平足蛋白、淋巴管内皮透明质酸受体1及CD31等经典淋巴内皮细胞标志物。组织间液（ISF）为分布于细胞间隙及毛细血管周围的生物流体，包含水、蛋白质、溶质及细胞外基质成分，构成细胞微环境，其蛋白浓度显著高于脑脊液，更接近血浆水平。GS作为脑内废物清除的“上游”结构，最终将代谢产物引流至作为“下游”的脑膜淋巴系统，后者进一步将脑脊液及组织间液的代谢废物引流至颈淋巴结，最终回归静脉系统。
GS具有尺寸依赖性（星形胶质细胞紧密连接）、单向极化性（流入经动脉周围间隙、流出经静脉周围间隙）及时空调节性（血管周围间隙具有区域特异性，受昼夜节律及呼吸系统影响）。作为高度有序的液体转运系统，GS的核心功能是废物清除，可替代淋巴管介导可溶性蛋白及代谢产物引流，如β-淀粉样蛋白（Aβ）即通过GS在啮齿类动物眼内被清除。AQP-4是中枢神经系统中GS最核心的组分，也是脑、脊髓及视神经中含量最高的水通道蛋白，GS还可清除胞外tau蛋白并抑制其聚集，AQP-4缺陷小鼠模型显示GS功能障碍会导致Aβ清除受损，易形成Aβ斑块。此外，GS还参与脑内营养物质（如脂质）转运，并可能具有免疫功能：MLV是脑脊液向外周引流的关键通路，参与炎症反应及中枢神经系统（CNS）免疫监视。本文旨在探讨GS与MLVs在偏头痛病理生理中的作用。
2 GS-MLVs功能
GS的功能模式与外周淋巴系统类似，均依赖星形胶质细胞完成代谢废物清除，整个过程可分为三个阶段：源于蛛网膜下腔的脑脊液以团流驱动方式进入动脉周围间隙；星形胶质细胞终足上的AQP-4促进脑脊液从动脉周围间隙进入组织间液空间，实现脑脊液-组织间液混合及代谢废物清除；含废物的组织间液、脑脊液-组织间液混合物被驱动进入静脉周围间隙，最终引流至MLVs及颈淋巴结进行清除与降解。GS的代谢废物清除过程与血管周围间隙（PVS）密切相关，PVS指脑血管周围的间隙，包含动脉周围间隙与静脉周围间隙，其内壁为血管壁，外壁由基底膜及星形胶质细胞终足上的AQP-4组成，AQP-4可促进脑脊液-组织间液交换。PVS又称“前淋巴系统”，是蛛网膜下腔的延伸，充满脑脊液，是脑脊液与组织间液对流交换的场所，也是GS清除组织间液后代谢产物（包括皮质扩散性抑制后产生的兴奋性物质及炎性物质）的输出通道。初始淋巴管由不连续的淋巴内皮细胞构成，允许组织间液、大分子、可溶性抗原及免疫细胞（包括抗原呈递细胞）进入。MLVs可清除脑实质来源的脑脊液、代谢副产物、衰老细胞及免疫细胞，同时发挥CNS免疫监视作用，促进免疫细胞向深部颈淋巴结（DCLN）迁移，调控外周免疫。最终所有代谢废物均被转运至颈淋巴结，因此GS与PVS在结构与功能上密不可分，共同承担CNS废物清除功能。
脑脊液转运始于非快速眼动睡眠期，因此GS流动与睡眠密切相关，睡眠及麻醉状态下GS活性更高，这或可解释睡眠缓解偏头痛发作的现象：小鼠脑内Aβ等有害代谢产物在睡眠期的清除速率是清醒期的2倍。GS功能还受体位、应激及肾上腺素能张力等因素调节，侧卧位及仰卧位大鼠的GS效率高于俯卧位，与天然休息及睡眠姿势一致。衰老是脑淋巴系统的重要调节因素，而GS功能障碍也可通过慢性炎症、线粒体与氧化应激、蛋白稳态失衡等机制加速衰老进程。
3 GS与偏头痛：临床发现
目前尚无理想技术研究人类GS，尽管功能性淋巴成像技术不断发展，现有磁共振、正电子发射断层扫描及超声等技术可提供GS功能的不同信息。磁共振序列包括三维FLAIR、冠状位T2加权成像、三维T1加权成像及弥散张量成像（DTI），可用于GS与PVS研究。静脉注射钆对比剂增强磁共振成像比鞘内注射钆基对比剂更具无创性，是更常用的研究方法。另一种无需静脉或鞘内注射钆基对比剂的无创方法是沿血管周围间隙弥散张量成像分析（DTI-ALPS），其指数可反映GS活性，指数越高表明GS活性越强。
基础研究首次发现伴CSD的偏头痛中存在PVS闭合导致的GS功能障碍，但临床研究结论存在差异。一项研究认为伴或不伴先兆的偏头痛患者均无GS功能障碍；后续纳入发作性及慢性偏头痛的横断面研究在患者发作间期开展，发现慢性偏头痛（CM）患者的DTI-ALPS指数显著高于发作性偏头痛（EM）患者及健康对照，提示GS活性增强而非受损，推测该现象可能是CGRP释放诱导的下游血管反应所致。与健康参与者相比，偏头痛患者存在血管周围间隙扩大（EPVS），间接反映GS功能障碍，磁共振成像可见的EPVS可能提示GS功能异常。多数研究显示偏头痛患者EPVS患病率升高，但Hunt-MRI人群研究未发现头痛患者存在PVS扩张。2024年一项大样本队列研究显示，CM患者的DTI-ALPS指数显著低于健康对照及EM患者，提示CM存在GS功能受损。但DTI-ALPS易受脑白质交叉纤维干扰，存在偏倚。近期采用弥散峰度成像ALPS（DKI-ALPS）评估发作间期偏头痛患者GS功能的研究显示，偏头痛患者DKI-ALPS指数高于健康参与者，证实GS活性增强。另有研究表明GS功能受损与EM患者发作频率升高相关，降低的DTI-ALPS指数可作为高频EM患者GS损伤的潜在无创指标。EM患者的MLV功能障碍与头痛程度相关，推测与CGRP等炎性介质清除受损有关。目前关于偏头痛患者是否存在EPVS、GS活性变化（升高、降低或不变）尚未达成共识，需进一步研究。
当前GS临床研究存在局限性：样本量较小，代表性不足；DTI-ALPS评分通常在侧脑室水平计算，仅能反映部分GS功能。本文聚焦于支持GS功能障碍的临床与实验证据。偏头痛机制研究主要采用两种动物模型：CSD模型用于阐明伴先兆偏头痛的神经生理学基础，NTG模型用于模拟无先兆偏头痛或慢性偏头痛。两种模型均显示GS功能障碍：CSD模型中表现为PVS一过性闭合，NTG模型中表现为AQP-4依赖的清除功能受损。
4 脑膜淋巴管
4.1 CNS免疫监视
MLVs并非仅为中枢神经系统的引流管道。稳态下，脑膜间隙（尤其是硬脑膜）存在多种免疫细胞，包括T细胞（CD4+、CD8+及T细胞受体γδ）、巨噬细胞、树突状细胞（1型及2型经典树突状细胞、浆细胞样树突状细胞、迁移性树突状细胞）、自然杀伤（NK）细胞、肥大细胞、中性粒细胞及B细胞（未成熟及成熟），构成脑膜免疫的重要组成部分。源于蛛网膜下的脑脊液引流至硬脑膜腔隙，脑及脑脊液来源的抗原被驻留抗原呈递细胞（APCs）捕获处理，随后呈递给巡逻的T细胞，促进CNS免疫监视。T细胞以CCR7依赖的方式迁出至DCLN，过程类似于炎症诱导的外周T细胞迁移。CD4+T淋巴细胞及TCRγδ细胞可通过释放IL-4、IL-17及IFN-γ等细胞因子调节CNS神经元与胶质细胞的稳态。B细胞的迁出路径与T细胞类似，通过MLVs进入DCLN。GS内脑脊液与组织间液交换过程中，星形胶质细胞与巨噬细胞相互作用，APCs及CNS来源抗原从GS进入脑脊液。脑膜树突状细胞可进入充满脑脊液的间隙，监视穿过血-脑脊液屏障或血-脑屏障的物质，识别各类损伤与感染。因此，MLVs与GS是CNS免疫监视的关键结构组分，通过GS-MLV轴，免疫细胞可从脑实质迁出至脑脊液，最终到达外周免疫系统。
4.2 MLV-CGRP信号调控脑脊液外流
MLVs是GS代谢产物、CNS来源抗原及免疫细胞迁出的下游通路。除参与三叉神经血管痛觉传导外，CGRP可靶向MLVs内皮细胞，促进VE-钙黏蛋白重组并收紧内皮连接，降低MLVs通透性，导致脑脊液向DCLN引流显著减少，可能引起脑脊液淤积或致偏头痛的血管及免疫介质滞留于硬脑膜。CGRP受体是由降钙素受体样受体（基因：Calcrl；蛋白：CLR）与受体活性修饰蛋白1（基因：Ramp1；蛋白：RAMP1）组成的异二聚体，其在淋巴内皮细胞（LECs）中的表达水平高于血管内皮细胞。CLR激活可快速强力重塑LECs的连接蛋白与缝隙蛋白，收紧细胞间屏障，降低淋巴通透性。内皮黏附分子MADCAM1可与免疫细胞表面的α4/β7整合素（LPAM1+）结合，促进免疫细胞-内皮细胞黏附。NTG诱导的慢性偏头痛小鼠模型研究显示，脑膜LECs及CGRP暴露的人LECs培养物均存在基因与蛋白表达改变，提示慢性偏头痛病理生理过程中存在淋巴-血管免疫相互作用。NTG诱导的CGRP信号可激活MLVs毛细血管末端，上调MADCAM1及正五聚蛋白-3的表达，可能促进LPAM1+CD4+T细胞向DCLN迁出。因此，在偏头痛发生发展中，CGRP不仅作为痛觉介质，还可通过重塑MLVs内皮结构影响脑脊液外流及神经免疫相互作用。
5 GS在偏头痛中的潜在作用
尽管多数GS功能障碍研究基于CSD模型，但近期NTG诱导的偏头痛小鼠模型证实，GS功能障碍可通过升高CGRP水平加重偏头痛。CGRP是含37个氨基酸的神经肽，在偏头痛发生中起关键作用。NTG诱导的偏头痛小鼠模型中可见AQP-4表达降低、GS功能障碍及CGRP水平升高，推测CGRP蓄积源于GS清除能力下降，但该假说尚缺乏直接实验证据。类淋巴引流阻断可导致CGRP与活性氧（ROS）蓄积，进而诱发神经炎症，引起星形胶质细胞反应性增生。CSD与NTG偏头痛模型均存在GS功能障碍，但机制不同：CSD模型中主要源于PVS一过性闭合，NTG模型中则源于AQP-4下调及极性丧失。上述发现表明，偏头痛发病机制与不同实验范式下的GS功能障碍密切相关。
5.1 CSD与GS
CSD是偏头痛先兆发生的核心机制，以2–5 mm/min的速度缓慢向皮层扩布，伴随血流变化及星形胶质细胞终足肿胀。CSD能量需求极高，可导致ATP下降约50%，可能激活神经血管单元（NVU）。NVU的结构功能允许微血管系统与神经元双向通讯，因此偏头痛患者的GS功能可能受血管功能障碍影响。CSD后产生的促炎因子及痛觉介质（包括降钙素基因相关肽）在头痛发生中起重要作用。CSD引起的星形胶质细胞终足肿胀可导致PVS闭合，这是CSD的重要特征。星形胶质细胞终足富含AQP-4，是PVS的核心组分及GS清除功能的关键结构。PVS是GS代谢废物的出口，其闭合会导致GS清除能力下降，而炎性因子释放可进一步破坏PVS结构。
5.2 CGRP蓄积与CSD
CGRP主要通过静脉血浆、脑脊液及淋巴系统三条途径排泄。CGRP主要表达于C型及Aδ型伤害性神经纤维，不易透过血-脑屏障，而是通过GS介导的PVS途径进入脑脊液，这解释了脑脊液中CGRP浓度是血浆5倍的现象。部分CGRP可能通过蛛网膜颗粒引流至矢状窦上，从而在颈静脉血中检测到循环CGRP。PVS促进脑脊液-组织间液交换，CGRP可增加K+诱发的天冬氨酸与谷氨酸释放。谷氨酸作为CNS主要兴奋性神经递质，其突触过度蓄积可诱导中枢敏化，是偏头痛发病的关键机制。CGRP还可诱导区室化的促炎介质释放。
研究提出中枢与外周神经系统存在非突触通讯通路：实验动物的三叉神经节直接与脑脊液接触，人类解剖结构与之类似，三叉神经节位于充满脑脊液的腔隙内。CSD后三叉神经节内CGRP浓度翻倍，提示经脑脊液转运至神经节的CGRP可直接参与偏头痛发病。CSD过程中胞外K+与谷氨酸同步升高，且高K+条件下已验证CGRP的胞吐释放，提示CGRP分泌与CSD扩布存在时空耦合。选择性CGRP受体拮抗剂atogepant可显著减弱CSD后的去极化活性神经元群体密度，从机制上证实CGRP信号在CSD相关神经电活动失调传播中的关键作用。CSD通过电压门控钙通道依赖的胞吐作用触发CGRP急性释放，反复CSD发作还可诱导CGRP转录持续上调。CSD在中枢触发CGRP mRNA释放，在外周激活脑膜三叉神经传入神经诱导CGRP分泌，导致局部血管扩张及肥大细胞脱颗粒，形成正反馈环路放大CGRP释放。综上，偏头痛病理生理中CSD事件直接促进CGRP蓄积，二者双向增强加重偏头痛启动与进展，GS清除能力下降可能导致CGRP过度蓄积，但该假设仍需进一步验证。
5.3 神经炎症与GS
神经炎症发生于外周及中枢神经系统，核心特征包括血管通透性增加、白细胞浸润、胶质细胞活化及炎性介质产生，主要由星形胶质细胞、小胶质细胞及神经血管单元介导。ROS与炎性介质蓄积可导致神经元变性及星形胶质细胞活化，CSD可通过开放神经元Pannexin 1大通道、激活caspase-1触发炎症反应，进而激活星形胶质细胞。炎性损伤后，星形胶质细胞发生增生与肥大，转化为反应性星形胶质细胞，释放炎性介质，共同加重偏头痛发病。
GS在ROS与炎性介质清除中起关键作用。GS功能障碍时，脑内过量ROS刺激小胶质细胞产生促炎因子，这些分子释放至胞外空间并在GS内循环；GS功能障碍还可导致脑内促炎细胞因子升高、抗炎介质减少，而过量炎性介质反过来加重GS损伤。CGRP对培养的星形胶质细胞具有促炎作用，反应性星形胶质细胞可降低脑清除能力，产生细胞因子等炎性介质；横断面研究显示星形胶质细胞活性下降可损害GS功能。AQP-4缺陷可加重NTG诱导的神经炎症，增强小胶质细胞与星形胶质细胞活化，导致更多促炎介质释放，增强伤害性刺激并引起伤害感受器过度活化。此外，过量炎性介质与氧化应激水平升高可导致PVS阻塞，损害GS废物清除能力，进一步加重神经炎症。
5.4 AQP-4与GS
AQP-4定位于星形胶质细胞血管周围及软膜下膜，表达两种亚型：AQP-4M1与AQP-4M23。AQP-4M1可在质膜内自由移动，主要介导脑脊液转运；AQP-4M23倾向于形成正交阵列颗粒，限制星形胶质细胞迁移。AQP-4M1/AQP-4M23比值升高会破坏正交阵列颗粒，影响AQP-4极性。AQP-4在血管周围星形胶质细胞终足的高度极性分布是GS的功能基石，其血管周围定位依赖肌营养不良蛋白相关复合物（DAC），该复合物包括α-肌营养不良蛋白相关糖蛋白（α-Syn）、肌营养不良蛋白、 dystrobrevin及dystroglycan。α-Syn缺失会破坏AQP-4的正常极性分布，损害GS功能，α-Syn基因敲除小鼠脑内血管周围及软膜下星形胶质细胞终足肿胀，代谢衍生水清除减少。
星形胶质细胞终足是PVS的重要结构组分，可动态调节PVS尺寸，调控组织间液流速与生化组成。GS阻滞可下调AQP-4基因表达，上调TNF-α产生，加重神经炎性损伤。AQP-4促进GS内脑脊液转运，AQP-4缺陷可使脑脊液-组织间液交换减少65%，Aβ清除率降低约55%，证实GS功能依赖AQP-4。值得注意的是，CSD后星形胶质细胞终足肿胀并非由AQP-4介导，而与血管收缩同步，但CSD是否直接下调AQP-4表达仍需研究。七氟烷可通过上调AQP-4表达增强Aβ清除。在小鼠疼痛模型中，AQP-4(-)小鼠的伤害性行为反应显著少于AQP-4(+)小鼠。
偏头痛小鼠模型中可见AQP-4表达降低及血管周围AQP-4极性减弱，提示AQP-4可能参与偏头痛GS功能障碍，但目前尚不清楚GS功能障碍源于AQP-4表达降低还是极性丧失，也无法确定AQP-4极性缺陷源于细胞骨架锚定蛋白异常还是单纯AQP-4蛋白水平下降。研究显示AQP-4缺陷小鼠对甘露醇（0.18 kDa）与葡聚糖（500 kDa）的清除均受损；α-Syn敲除小鼠（Snta1-/-）血管周围AQP-4减少90%，但总AQP-4表达不变，提示AQP-4极性表达与α-Syn正相关，且仅AQP-4的高度极性定位不能完全解释其介导脑内溶质清除的作用。AQP-4抑制剂TGN-020可升高偏头痛小鼠炎性细胞因子水平，但AQP-4表达降低与偏头痛的因果关系尚不明确。进一步研究显示，AQP-4缺失可通过广泛的组织间液淤滞诱导GS功能障碍，且AQP-4在维持CNS突触间隙神经递质（如谷氨酸、Na+）平衡中起关键作用。因此，AQP-4下调、类淋巴功能受损与CGRP水平升高并存，支持神经液体清除障碍与CGRP相关偏头痛信号的关联，上述病理改变共同参与偏头痛发病。
6 结论
在偏头痛病理生理网络中，AQP-4依赖的GS主要介导脑实质内脑脊液-组织间液交换，MLVs调控脑脊液外流、CNS来源抗原引流及免疫细胞转运。CGRP可能是连接三叉神经血管激活与MLVs功能障碍的关键分子纽带，串联神经免疫与血管通路。AQP-4在维持PVS功能及调控神经炎症中起核心作用：ROS与炎性细胞因子蓄积触发星形胶质细胞肥大与增生，释放更多炎性介质，形成恶性循环，这些介质破坏PVS与GS的结构功能完整性。CSD诱导PVS一过性塌陷与GS功能障碍，促进CGRP大量释放，尽管CSD消退后脑脊液成分通常恢复正常，但其释放的炎性介质可持续推动偏头痛发病。神经免疫相互作用、神经炎症与三叉神经血管激活相互交织，形成复杂的调控网络。
