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Oct 27, 2023

Scientific Reports volume 13、記事番号: 12339 (2023) この記事を引用

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11 オルトメトリック

メトリクスの詳細

間質液と溶質の輸送は、脳から代謝老廃物を除去する上で重要な役割を果たします。 集束超音波 (FUS) の経頭蓋適用は、脳実質への局所的な脳脊髄液溶質の取り込みを促進することが示されています。 しかし、間質溶質の輸送とクリアランスに対するその影響は依然として不明です。 我々は、ラット脳への低強度FUSのパルス適用により、皮質内に注入された蛍光トレーサー（オボアルブミンおよび高分子量デキストラン）の輸送が強化され、超音波処理されていない対照群（オボアルブミンは40.1％、オボアルブミンは40.1％、デキストランは 34.6%)。 さらに、FUS は、超音波処理と同側の表在性および深部頸部リンパ節 (cLN) への注入された間質性卵白アルブミンの排出を促進し、超音波処理されていない半球と比較して表層 cLN での排出が 78.3% 高いことが観察されました。 FUS の適用により、背側脳表面から見える溶質輸送レベルが増加し、特に超音波処理と同側の軟膜表面において、非超音波処理群よりも面積が約 43% 大きく、蛍光強度が約 19% 高くなりました。 超音波処理は、脳波によって測定される組織レベルの神経興奮を誘発せず、トレーサーの分子量も変化させませんでした。 これらの発見は、非熱的経頭蓋 FUS が間質溶質の移流輸送とその後の完全に非侵襲的な方法での除去を強化し、脳からの老廃物の除去を促進する非薬理学的有用性の可能性を提供することを示唆しています。

リンパ系は、代謝副産物や老廃物の体からの輸送/除去に主要な役割を果たしており、これらは臓器全体に広く分布するリンパ管ネットワークによって収集されます。 しかし、中枢神経系（CNS）には神経実質内に専用のリンパ管がありませんが、神経細胞の代謝率が比較的高く、細胞外環境の変化に対する感受性が高いため、正常な機能のためには効率的な老廃物の除去が必要です。 研究では、異常な脳老廃物除去と、認知症およびアルツハイマー病（AD）1,2、および老化との関連性が報告されています3,4。 これに基づいて、CNS のリンパ機能のメカニズムに大きな研究関心が集まっています。

脳と脊髄は脳脊髄液 (CSF) に浸されており、脳脊髄液は主に脳室の内側を覆う脈絡叢によって生成されます5。 細胞外マトリックスを含む神経細胞間の空間（すなわち、間質空間）には、CSF6と組成的に類似した間質液（ISF）が含まれています。 血液脳関門（BBB）および血液脳脊髄液（B-CSF）関門によって血流から分離されているISFとCSFの間の相互の体液/溶質交換は、脳からの老廃物や代謝副産物の除去に重要です。 、拡散、イオンチャネル輸送、静水圧/浸透圧駆動輸送などのいくつかのメカニズムによって媒介されます7、8、9。 間質溶質が高密度の神経網を通って移動するメカニズムに関しては、アストロサイト アクアポリン 4 (AQP4) チャネルを介した水輸送 (「グリンファティック」輸送として知られる) 7,10 と ISF 内での溶質の拡散 11,12 が特定されています。主な要因。 睡眠や身体活動などの生理学的要因も輸送の程度を調節することが判明しました。 たとえば、徐波段階の睡眠は間質腔を増加させることが示されており 13、自発的な回し車はマウスのグリンファティック輸送を促進します 14。

AQP4 を介した水輸送と溶質の受動的拡散による寄与以外に、血管周囲腔 (PVS) に沿った CSF の対流バルク流も、溶質を脳から追い出す際のもう 1 つの重要な輸送要素です。 PVS は、複雑なネットワークで脳血管系を裏打ちし、CSF 輸送の重要な通路として機能します。これにより、動脈拍動 (「血管周囲ポンピング」とも呼ばれます 15,16) によって生成される圧力勾配が、CSF の対流とそれに伴う溶質の移流移動を生成します。これは、AQP4 に依存しない様式で間質/CSF 溶質の移動も促進します 11、17、18。 最近、二光子 in vivo イメージング研究により、マウスの軟膜動脈に隣接する PVS を通る外因性粒子の移流運動の顕著な視覚的証拠が明らかになりました 19。 正確な経路はまだ鋭意研究中ですが、これまでのところ、溶質/老廃物はクモ膜肉芽 (髄膜静脈洞へ出る)、鼻粘膜、または髄膜リンパ管 (頸管へ出る) などのいくつかの経路を介して脳から出ることがわかっています。リンパ節）6、9。