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Scientific Reports 13권, 기사 번호: 12339(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

간질액과 용질의 수송은 뇌에서 대사 폐기물을 제거하는 데 중요한 역할을 합니다. 집중 초음파(FUS)의 경두개 적용은 뇌 실질로의 국소 뇌척수액 용질 흡수를 촉진하는 것으로 나타났습니다. 그러나 간질 용질의 수송 및 제거에 미치는 영향은 아직 알려지지 않았습니다. 우리는 쥐 뇌에 저강도 FUS를 펄스 적용하면 피질 내 주입된 형광 추적자(난형부민 및 고분자량 덱스트란)의 수송이 향상되어 초음파 처리되지 않은 대조군(난형부민 40.1% 및 고분자량 덱스트란)에 비해 더 큰 실질 추적자 부피 분포를 생성한다는 것을 입증합니다. 덱스트란 34.6%). 또한, FUS는 초음파 처리와 동측의 표층 및 심부 경부 림프절(cLN) 모두에 주입된 간질 난알부민의 배수를 촉진했으며, 초음파 처리되지 않은 반구에 비해 표층 cLN에서 78.3% 더 높은 배수가 관찰되었습니다. FUS의 적용은 등쪽 뇌 표면에서 볼 수 있는 용질 수송 수준을 증가시켰으며, 특히 초음파 처리와 동측의 유막 표면에서 초음파 처리되지 않은 그룹보다 면적이 ~ 43% 더 크고 형광 강도가 ~ 19% 더 높습니다. 초음파 처리는 뇌전도로 측정한 조직 수준의 신경 자극을 유도하지 않았으며 추적자의 분자량을 변경하지도 않았습니다. 이러한 발견은 비열 경두개 FUS가 완전히 비침습적인 방식으로 간질 용질의 이류 수송과 후속 제거를 향상시켜 뇌에서 폐기물 제거를 촉진하는 데 잠재적인 비약리학적 유용성을 제공할 수 있음을 시사합니다.

림프계는 신체의 대사 부산물과 노폐물을 운반/제거하는 데 중요한 역할을 하며, 이는 장기 전체에 널리 분포되어 있는 림프관 네트워크에 의해 수집됩니다. 그러나 중추신경계(CNS)에는 신경 실질 내에 전용 림프관이 부족한 반면, 신경 세포의 대사율이 상대적으로 높고 세포외 환경 변화에 대한 민감성이 높기 때문에 정상적인 기능을 위해서는 효율적인 폐기물 제거가 필요합니다. 연구에서는 치매와 알츠하이머병(AD)1,2 및 노화3,4와 관련된 비정상적인 뇌 폐기물 제거 사이의 연관성이 보고되었습니다. 이를 바탕으로 CNS의 림프 기능 메커니즘에 대한 상당한 연구 관심이 모아졌습니다.

뇌와 척수는 뇌실을 둘러싸는 맥락총에 의해 주로 생성되는 뇌척수액(CSF)에 잠겨 있습니다5. 세포외 기질을 포함하는 신경 세포 사이의 공간(즉, 간질 공간)에는 CSF6과 구성이 유사한 간질액(ISF)이 포함되어 있습니다. 혈액뇌관문(BBB)과 혈액-CSF(B-CSF) 장벽에 의해 혈류에서 분리된 ISF와 CSF 사이의 상호 체액/용질 교환은 뇌에서 노폐물과 대사 부산물을 제거하는 데 중요합니다. 확산, 이온 채널 수송 및 정수압/삼투압 구동 수송을 포함한 여러 메커니즘에 의해 매개됩니다. 치밀한 신경필을 통해 간질 용질을 이동시키는 메커니즘에 대해 AQP4(성상 세포 아쿠아포린-4) 채널 매개 물 수송('글리프' 수송으로 알려짐)7,10 및 ISF11,12 내에서 용질의 확산이 다음과 같이 확인되었습니다. 주요 기여 요인. 수면 및 신체 활동과 같은 생리적 요인도 이동 정도를 조절하는 것으로 밝혀졌습니다. 예를 들어, 서파단계 수면은 간질 공간을 증가시키는 것으로 나타났으며13 자발적 바퀴 달리기는 생쥐의 글림프 수송을 증가시킵니다14.

AQP4 매개 물 수송 및 용질의 수동적 확산 외에도 혈관 주위 공간(PVS)을 따른 CSF의 대류 대량 흐름은 용질을 뇌에서 멀리 이동시키는 또 다른 중요한 수송 요소입니다. PVS는 복잡한 네트워크에서 대뇌 혈관계를 정렬하고 CSF 수송을 위한 중요한 통로 역할을 하며, 동맥 박동('혈관 주위 펌핑'이라고도 함)에 의해 생성된 압력 구배가 대류 CSF 흐름과 그에 따른 이류 용질 이동을 생성합니다. 이는 또한 AQP4와 독립적인 방식으로 간질/CSF 용질 이동을 촉진합니다. 최근 생체 내 2광자 이미징 연구에서 생쥐의 유막 동맥에 인접한 PVS를 통한 외인성 입자의 이류 운동에 대한 놀라운 시각적 증거가 밝혀졌습니다. 정확한 경로는 아직 집중적으로 조사 중이지만, 지금까지 용질/노폐물은 거미막 과립화(수막 정맥동으로 나가기), 코 점막 또는 수막 림프관(경추로 나가기)과 같은 여러 경로를 통해 뇌에서 나가는 것으로 이해됩니다. 림프절)6,9.

0.06, Supplementary Table S1)./p> 0.25, Supplementary Table S2)./p> 0.05, detailed information in Supplementary Table S3 and Fig. S3). Application of FUS resulted in higher OA uptake in the cLNs (exemplar image shown in Fig. 3a) while the % uptake in the deep cLN (dcLN) was lower than that in the superficial (scLN) (one-tailed, Mann–Whitney test, Zs = 6.23, U = 54, P < 0.001). In the FUS + condition, the area of OA uptake in the dcLN was significantly greater from the side ipsilateral to sonication (IL, 1.4 ± 1.8%) than that of the contralateral side (CL, 0.5 ± 0.6%; Fig. 3b, one-tailed, Wilcoxon Signed-Rank test, Zs = 1.76, P = 0.039, n = 8) as well as that of the side contralateral to injection during control condition (FUS−, 0.4 ± 0.9%, one-tailed, Mann–Whitney test, Zs = 1.96, U = 53, P = 0.02). However, this difference was not observed with respect to the OA uptake in dcLN ipsilateral to injection from the control animals (0.5 ± 0.9%, two-tailed, Mann–Whitney test, Zs = 1.21, U = 44, P = 0.23)./p> 0.16 across all time points) and the signal amplitudes remained within the noise level (± 3 µV; Fig. 4a), indicating the absence of sonication-induced brain stimulation./p> 0.7), indicating that the sonication did not alter their MW./p>