使用共定位光声显微镜监测胶质淋巴通路的血管周围脑脊液动力学
近年来，胶质淋巴系统和脑膜淋巴管的发现，颠覆了长期以来中枢神经系统不存在淋巴管的观念，并解释了脑脊液如何在不接触脑实质的情况下清除大脑代谢废物等关键问题。胶质淋巴系统是2012年在啮齿类动物大脑中发现的一种废物清除通路，它是由星形胶质细胞形成的独特的血管周围通路系统，可使脑脊液沿动脉血管周围间隙流入脑实质，清除有害代谢物，如β淀粉样蛋白。进一步的研究表明，睡眠驱动脑脊液与间质液的对流交换，从而提高淋巴系统清除神经毒性废物的效率。胶质淋巴功能的丧失已被认为是痴呆的重要原因。毫无疑问，胶质淋巴系统的进展改变了我们对中枢神经系统免疫特权的认识，该系统被视为脑脊液中大分子清除的热点，为早期诊断和新疗法开辟了新方向。治疗中枢系统退行性、自身免疫性和炎症性疾病。然而目前神经科学家对胶质淋巴系统结构和功能的认识还不够，甚至与其他淋巴通路还存在一些争议。成像技术在探索淋巴系统的结构和功能及其与脑血管系统的交叉关联方面具有重要作用。
针对当前研究中缺乏同时活体高分辨成像全脑皮层区域胶质淋巴/脑血管结构的成像技术，本研究团队建立了双波长交替激发的光声显微成像系统，并结合一种ICG-OVA大分子光声示踪剂，通过532 nm波长成像脑血管结构，通过780 nm波长示踪胶质淋巴通路，从而同时实现脑血管和胶质淋巴系统的活体共定位成像。
图1. 用于脑血管和胶质淋巴通路共定位成像的系统示意图
如图2所示为将ICG示踪剂通过注射后半个小时对小鼠进行光声成像就可以分别获取到脑皮层的脑血管结构和胶质淋巴通路的分布情况，和双光子成像相比光声成像不需要处理颅骨，具有更大的成像视野，可以一次性获取全脑皮层的信息。这里我们选取了三个不同的区域进行放大，可以看到胶质淋巴通路和血管的空间位置关系，胶质淋巴通路主要沿着脑动脉血管进入脑实质中。
图2. 脑血管和胶质淋巴通路的宽场活体光声成像
进一步地，在图3中通过连续成像监测了上矢状窦和横窦的交叉位置，以及后中动脉两个位置的脑脊液的引流情况，成像结果可以看到当示踪剂注射到脑脊液大概1小时的时候能够充分的随着脑脊液的循环到达脑组织中的各个位置，随着脑脊液的进一步循环示踪剂被排出至颈部淋巴结，因此光声信号会出现下降的趋势，而脑血管的状态在没有外界刺激的情况下基本是保持稳定的。
图3. 光声成像连续监测胶质淋巴通道的引流功能
总结：在本研究中介绍了一种适用于共定位脑血管和淋巴系统的光声显微成像方法与系统，解决了现有临床前成像技术在研究胶质淋巴系统中存在空间分辨率和成像特异性方面的技术难题。该方法允许跨脑区域动态追踪脑脊液清除大脑代谢废物的路径和功能，有助于为解决当前关于大脑淋巴系统的争议问题提供有价值的活体成像信息。
原文链接🔗：https://doi.org/10.1364/OL.486129