与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McKelvey工程学院的一组研究人员发现了一种非侵入性和非药物方法，可以使用聚焦超声来影响大脑的类淋巴系统转运，这为使用该方法进一步研究脑疾病和脑功能提供了机会。这项研究的结果将于5月15日发表在《美国国家科学院院刊》上。

麦基维工程学院生物医学工程和医学院神经外科副教授Hong Chen和她的团队，包括博士后研究助理Dezhuang（Summer）Ye和前博士后研究助理Si（Stacie）Chen，发现了第一个聚焦超声的直接证据，与循环微泡相结合——他们称之为FUSMB的技术——可以机械地增强小鼠大脑中的类淋巴系统转运。
聚焦超声可以穿透头皮和头骨到达大脑，并精确定位大脑中的特定区域。在之前的工作中，陈的团队发现，注射到血液中的微气泡会放大超声波对血管的影响，并产生泵送效应，这有助于鼻内输送的药物在大脑中的积累，如药物或基因治疗。
“鼻腔给药提供了一种新的、非侵入性的途径来研究完整大脑中的类淋巴系统通路，”陈说。“这种研究类淋巴系统转运的途径有可能用于研究人类的类淋巴系统功能，目前由于缺乏进入类淋巴系统系统的非侵入性方法而受到限制。”
在这项新的研究中，该团队通过鼻内给药了一种荧光标记的示踪剂。然后，他们在静脉注射微泡后，将聚焦超声波对准大脑深处的丘脑。当他们对治疗侧的脑组织进行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。
他们将其与使用聚焦超声、微泡和示踪剂的各种组合的三个对照组进行了比较。三个对照组中的所有小鼠都显示出较低的示踪剂积累，这向团队证实了示踪剂运输的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中后使用了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还增强了示踪剂在聚焦超声靶向脑部位沿血管的转运约两到三倍。
Ye说：“无论示踪剂是通过鼻内还是注射途径递送，FUSMB都能持续改善类淋巴系统转运。”。“我们使用共焦显微镜成像和脑组织清除相结合的研究获得了直接证据，明确证明FUSMB增强了标记蛋白制剂在小鼠体内的类淋巴系统转运。”
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示踪剂来促进FUSMB增强示踪剂的运输。他们发现，通过两种类型的递送，示踪剂在小动脉和毛细血管中的淋巴转运都得到了改善。他们发现，沿着小动脉的荧光强度高于毛细血管和小静脉的荧光强度。
Ye说：“这项研究为将超声与微泡相结合作为一种非侵入性和非药理学的方法来操纵类淋巴系统转运开辟新的机会。”。“聚焦超声激活的微泡有望提高大脑中的废物清除率，并有可能缓解由神经系统功能受损引起的脑部疾病。”
陈说，该团队现在将专注于应用这种非侵入性和非药理学的脑废物清除方法，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。

期刊信息：美国国家科学院院刊

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