大脑废物清理系统新见解

一组研究人员发现了一种使用聚焦超声影响淋巴运输的非侵入性和非药物方法，为使用该方法进一步研究脑部疾病和脑功能提供了机会。

　　

   

   

显微图像显示鼻内给药示踪剂(红色)的淋巴运输增强，使用超声结合微泡实现

就像体内的淋巴系统一样，大脑中的淋巴系统清除代谢废物，分配营养物质和其他重要化合物。该系统的损伤可能导致脑部疾病，如神经退行性疾病和中风。

圣路易斯华盛顿大学麦凯维工程学院的一组研究人员发现了一种利用聚焦超声影响淋巴运输的非侵入性和非药物方法，为使用该方法进一步研究脑部疾病和脑功能提供了机会。研究结果发表在5月15日的《PNAS》上。

麦凯维工程学院生物医学工程副教授、医学院神经外科副教授Hong Chen和她的团队，包括博士后研究员Dezhuang(Summer)Ye和前博士后研究员Si (Stacie) Chen，发现了第一个直接证据，证明聚焦超声结合循环微泡(一种他们称之为FUSMB的技术)可以机械地增强小鼠大脑中的淋巴运输。

聚焦超声可以穿透头皮和颅骨到达大脑，并精确地瞄准大脑内的特定区域。在之前的研究中，陈的团队发现，注入血液的微泡会放大超声波对血管的影响，并产生泵送效应，这有助于在大脑中积累经鼻输送的药物，如药物或基因治疗。

“鼻内给药提供了一种新的、无创的途径来研究完整大脑中的淋巴通路，”Chen说。“这种研究类淋巴运输的途径有潜力用于人类类淋巴功能的研究，目前由于缺乏进入类淋巴系统的非侵入性方法，这一研究受到限制。”

在这项新的研究中，研究小组在鼻内使用了一种荧光标记的示踪剂。然后，在静脉注射微泡后，他们将聚焦的超声波对准大脑深处的丘脑。当他们对治疗侧脑组织进行3D成像时，他们发现FUSMB促进了示踪剂在血管周围空间的运输。

他们将其与三个使用聚焦超声、微泡和示踪剂的不同组合的对照组进行了比较。三个对照组的所有小鼠都显示出较低的示踪剂积累，这向研究小组证实了示踪剂运输增强是微泡聚焦超声的结果。

为了进一步验证他们的结果，他们在将示踪剂直接注射到脑脊液后使用了FUSMB治疗，这是一种侵入性但常用的方法。他们发现，与非靶侧相比，FUSMB还增强了示踪剂在超声聚焦的靶脑部位沿着血管的运输，大约增加了2到3倍。

Ye说:“无论示踪剂是通过鼻内递送还是注射，FUSMB都能持续改善淋巴运输。我们的研究使用共聚焦显微镜成像结合脑组织清除获得了直接证据，明确证明FUSMB增强了小鼠中标记蛋白剂的淋巴运输。”

该团队还研究了各种类型的血管，包括小动脉、毛细血管和小静脉，这些血管通过鼻内和注射给药来促进fusmb增强的示踪剂运输。他们发现两种递送方式都改善了示踪剂在小动脉和毛细血管中的淋巴运输。他们发现，小动脉的荧光强度比毛细血管和小静脉要高。

Ye说:“这项研究为使用超声结合微泡作为一种非侵入性和非药物的方法来操纵淋巴运输开辟了新的机会。聚焦超声激活的微泡有望增强大脑中的废物清除，并有可能减轻由淋巴系统功能受损引起的脑部疾病。”

Chen说，研究小组现在将重点应用这种非侵入性和非药物的方法来清除大脑废物，以潜在地对抗神经退行性疾病，如阿尔茨海默病和帕金森病。

Mechanically manipulating glymphatic transport by ultrasound combined with microbubbles