北京医院心血管内科李宏义团队发现血液循环系统的第二种液体传输功能

近日，国家自然科学基金委医学科学部公布2020年度专家推荐类原创探索计划项目资助结果。其中一项是由北京医院和中国医学科学院基础医学研究所共同承担的项目“人体组织液界面流动网络的循环功能和结构研究”。

血液循环系统的第二种液体传输功能：传输组织液

什么是组织液？指的是分布在血管与细胞之间的组织间隙中的液体。组织间隙的微观结构是结缔组织，其中的液体被西方学者命名为Interstitial fluid，直译为“缝隙/间隙中的液体”，即业内所指的“组织液”。组织液占成年人体重约为20%，而血液和淋巴液占成年人体重约8%。传统生理学认为，组织液不能长程流动，只能在压力或者浓度梯度的作用下在局部扩散。

2012年7月，上述项目负责人李宏义教授和研究团队通过动物实验发现，下肢静脉血管外膜及其周围纤维结缔组织中存在组织液长程流动的现象。2016年和2019年，又在人体实验中观察到，不仅在静脉外膜及其周围纤维结缔组织，而且在动脉外膜及其周围纤维结缔组织中也观察到了组织液流动的现象。

据此，李宏义认为，动脉血管和静脉血管均存在两种基本流动。“一是血管内的血液流动，二是血管外膜及其周围纤维结缔组织中的组织液流动。对于静脉血管来说，脉管外膜组织液的流动方向与静脉血液的流动方向相同；对于动脉血管来说，脉管外膜组织液的流动方向与动脉血液的流动方向相反。而心脏、肺脏等多种器官的血管、毛细血管等部位的组织液流动规律及其方向需要进一步研究。”

简而言之，该研究团队发现，血液循环系统除了传输血液这一基本功能，还具有第二种液体传输的功能，即传输组织液。“血管的管腔是血液流动的空间，而血管管壁的外膜组织中还有更小的空间，组织液正是在这个空间中流动。”他们称，“心血管循环系统不仅能通过动静脉血管调节血液流动，同时也能够通过动静脉血管外膜调节沿途各种组织、器官中的组织液流动。”

项目组成员、北京协和医学院人体解剖与组织胚胎学系主任马超教授表示，这些新发现揭示了血液循环系统的新图像。而现在广受关注的Glymphatic系统只是发生在颅内等器官内部血管旁液体流动的局部现象，与血管外膜本身的关系并不清晰。“我们的工作不仅发现了血管周围的组织液流动，而且明确揭示了血管外膜中也存在组织液流动，这样就能够推演出全身的血管都存在沿外膜的组织液流动现象。”实验数据表明，这一组织液流动现象不仅局限在血管外膜，而是在皮肤、筋膜、神经等各类组织中广泛存在，目前已经发现的很可能是仅仅是人体内遍布全身的组织液流动网络的冰山一角，值得认真挖掘和研究。

目前，该项目组与清华大学殷雅俊教授项目组、上海高等研究院诸颖教授项目组合作，进一步围绕血管外膜组织液流动的运动学特征和动力学机制、与血管壁新陈代谢的关系、以及参与动脉粥样硬化等疾病发生发展过程等展开研究，将在心血管领域中取得更多的新发现。

人体存在与穴位连接的组织液流动网络

不仅在动静脉血管外膜及其周围的组织中观察到了组织液流动的现象，在人体解剖学实验中，李宏义还发现了与穴位区连接的组织液流动网络的人体解剖学结构，通过追踪四肢远端穴位的组织液流动，发现在皮肤组织、静脉外膜组织、动脉外膜组织和神经组织中都有组织液流动的现象。

项目组成员、中科院计算技术研究所李华研究员认为，这种连接穴位和内脏组织器官的组织液流动网络远比“循体表经络线传导现象”更加复杂和丰富，有可能为理解经络穴位图谱中的“经络线”提供了新的思路，“如何准确的表达这种复杂网络的几何特征与拓扑连接关系是对现有几何建模和可视化技术的挑战。”

2019年，李宏义应邀到奥地利格拉茨大学做学术交流，并在该校解剖实验室现场进行了演示，成功重复了人体标本的实验结果，吸引了国外几位科学家的兴趣。李华表示：“同时也开启了围绕人体完整循环系统的科学竞争。在血液循环问世近四百年后，我国科学家对于经络穴位的认识将为揭示这种组织液流动网络提供最有价值的线索。”

人体中这种连接四肢远端穴位的组织液流动网络与经络的关系是什么？是针刺信号传导的新途径吗？

项目组认为，回答这些问题需要一个过程。目前的情况是，我们给出了组织液流动的人体解剖学结构线索。另外明确的一点是，这种分布在皮肤、动静脉外膜和神经组织中的组织液流动形成一个高度复杂的液体流动网络，“经络功能”很可能是由这个复杂网络所实现的。但该网络与经络的关系仍然需更多基础性研究工作的积累，例如，构建人体穴位-组织液流动网络图谱，阐明其功能等，才能在令人信服的实验观测和理论体系之上完成最后的比对。

组织液连续流动的空间

在医学领域，如何理解组织液的流动规律及其力学机制是近百年来重大医学科学问题之一。

殷雅俊认为，组织液流动规律和动力学机制探索，将为力学学科提供新的研究对象和新的发展机遇。

而该项目组根据血管外膜组织的实验数据，指出外膜组织中还存在“更小的物质传输空间”，据项目组成员、上海高等研究院胡钧研究员介绍，这种空间指的是纤维等固相结构与其周围的液相及凝胶相基质之间的“界面区（interfacial zone）”；组织液不仅可以局部扩散，还能够在“界面区”中传输。

接下来，该项目组与清华大学、上海高等研究院等单位合作，将进一步论证“组织液界面流动网络”，确立“组织液流动与循环网络”理论：组织液不仅在局部的组织间隙中扩散，而且在动力源的驱动下，以纤维等固相结构为轨道、在其表面拓扑连通的“界面区”中进行全身流动。来源于血液的组织液通过“界面流动网络”的传输，再回到血液循环，形成组织液流动与循环系统。

研究团队认为，“组织液界面流动网络”与血液和淋巴循环一起，构成了体液循环的重要组成部分。“围绕这一原创发现，将有可能建立起一个包括血液循环、淋巴循环和组织液循环的人体完整循环系统的宏观图像。”李华说。

专家表示，没有经络现象的启发，难以揭示这种与穴位相关的组织液界面流动网络所具有的“穴位相关性”、“连接体表穴位与若干内脏器官的组织液界面流动网络”、“有别于血液、淋巴循环系统和神经系统的组织液流动系统”等特征。“同样，全面的认识和理解人体‘组织液循环网络系统’也离不开古典医学文献中与经络穴位相关的知识和中医临床的实践经验。”

李宏义认为，这将有可能帮助人们重新认识细胞和细胞之间、组织和组织之间、器官和器官之间的生物信息沟通方式。“在这个过程中，人体解剖学研究和医学影像学新技术的研发是不能忽视的关键性工作。”