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早在2015年,Jonathan Kipnis第一次在《自然》发表论文,描述了硬脑膜内存在淋巴管道,将大脑中的大分子物质引流至颈深淋巴结(dcLN),这项发现颠覆了几十年来教科书中“脑内没有淋巴管”的旧概念。
后续的持续研究表明了脑膜淋巴管的结构与引流功能,并指出破坏脑膜淋巴管会加速Aβ沉积,促进阿尔茨海默病(AD)病程进展。
但近期发表在《自然·心血管研究》杂志上的一项研究却给出了相悖的答案。来自芬兰的科学团队发现,通过遗传学手段操纵AD小鼠的硬脑膜淋巴管(dLV),纵使可以影响小鼠脑脊液引流,但却并不会改变其脑部Aβ斑块负荷和行为表型。
研究者认为,即使dLV功能不良,大脑中也存在代偿机制可以促进脑脊液清除。
论文题图
研究者使用了K14-sR3转基因小鼠,这种小鼠缺乏生长因子VEGF-C/D,因此dLV发育不良,但不影响dcLN的大小。检测结果显示,该小鼠dLV到dcLN引流减少,脑脊液大分子清除率降低。
APdE9小鼠是人APPswe和PSEN1dE9基因突变小鼠,APdE9小鼠约在4个月大时首次出现脑Aβ斑块,斑块负荷在12个月大时达到饱和并出现显著的记忆障碍。
研究者将K14-sR3小鼠与APdE9小鼠杂交,获得双转基因小鼠,在6个月大时进行检查,此时小鼠的淀粉样蛋白积累率较高但又不容易受衰老相关的其他次级过程影响。
令人意外的是,双转基因小鼠并未表现出比APdE9小鼠更高的Aβ负荷,反而海马体Aβ负荷较低。
硬脑膜淋巴管发育不良并未导致小鼠脑Aβ负荷增加
通过腺相关病毒(AAV)转染在发育完成后消融dLV,同样会减少淋巴管引流,但不会增加APdE9小鼠的脑Aβ负荷。
对Aβ沉积的分析显示,Aβ主要出现在硬脑膜血管中,与淋巴管无关,这进一步说明dLV并不参与APdE9小鼠中Aβ从中枢神经的外排。
Aβ(D54D2)主要与血管(Podocalyxin)共定位而非淋巴管(PROX1)
而dLV消融与否,也不影响APdE9小鼠在筑巢、空间学习和记忆、情景恐惧条件反射、焦虑等认知行为学测试中的表现。
接下来,研究者持续观测了16个月小鼠脑脊液引流情况。有趣的是,在AAV转染消融dLV后,竟然观察到了脑脊液流出信号的增强,研究者认为,这是dLV消融带来的代偿反应。
研究者还参考了另外一种AD模式小鼠,5xFAD小鼠。5xFAD小鼠的淀粉样蛋白病理发展更快,在2个月大时即出现Aβ沉积,9个月大时负荷达到饱和,6个月大时可见明显的运动、情绪、认知表型。
与APdE9小鼠同样,消融dLV并未影响5xFAD小鼠的疾病表型。
5xFAD小鼠实验设计
dLV缺失不会让Aβ更易沉积,那么增加dLV是否可以加速Aβ清除呢?
研究者通过AAV诱导VEGF表达,促进dLV淋巴管生成,并检测小鼠脑脊液引流和大分子清除率。dLV增加的确可以促进脑脊液大分子进入cLN,提高血液循环的清除率。
但是这并未能够促进APdE9小鼠Aβ病理的清除,在5xFAD小鼠中也是一样的。
研究者还测试了这对年老小鼠的效果,发现增加dLV同样不影响衰老AD小鼠脑内Aβ积累。
Aβ沉积大小、数量、占比均无差异
dLV的生理功能、上下游途径以及影响还尚未完全阐明。研究者尝试寻找可能的代偿机制,但并未发现脑容积的改变、血脑屏障周围通路的变化、海马血管覆盖率的变化等,还需要对脑间质液/脑脊液流出途径进行更全面的探索。
这项研究并没有否定脑间质液/脑脊液外排对AD中Aβ沉积的影响,仅对这一过程中dLV的直接参与提出了质疑。整体脑脊液引流受多种途径的调节,这些途径可以互相补偿维持足够的脑脊液外排。或许进一步比较其他dLV的调控手段,可以更好地从机制上理解大脑的运转。
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参考资料:
[1]https://www.nature.com/articles/s44161-024-00445-9
本文作者丨代丝雨