Blog

Nov 12, 2023

Intrathekales [64Cu]Cu

Scientific Reports Band 13, Artikelnummer: 12930 (2023) Diesen Artikel zitieren 280 Zugriffe auf Metrikdetails Der altersbedingte kognitive Rückgang ist mit einer gestörten Lymphdrainage verbunden

Scientific Reports Band 13, Artikelnummer: 12930 (2023) Diesen Artikel zitieren

280 Zugriffe

Details zu den Metriken

Ein altersbedingter kognitiver Rückgang ist mit einer gestörten Lymphdrainage der Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit (CSF) durch die meningealen Lymphgefäße verbunden. In dieser Studie wurde die intrathekale [64Cu]Cu-Albumin-Positronenemissionstomographie (PET) bei Mäusen angewendet, um die Lymphdrainage von Liquor und deren Variation mit dem Alter zu bewerten. [64Cu]Cu-Albumin-PET wurde zu mehreren Zeitpunkten nach intrathekaler Injektion von [64Cu]Cu-Albumin mit einer Infusionsrate von 700 nl/min bei erwachsenen und älteren Mäusen (15–25 Monate alt) durchgeführt. Die CSF-Clearance und die paravertebralen Lymphknoten wurden nach der Injektion und während der stationären Phase quantifiziert. Die stationäre Phase am nächsten Tag folgte dem anfänglichen Störungszustand durch Injektion von 6 μl (1/7 des gesamten CSF-Volumens), und die CSF-Clearance-Halbwertszeit aus dem Subarachnoidalraum betrug 93,4 ± 19,7 und 123,3 ± 15,6 Minuten bei erwachsenen und älteren Mäusen ( p = 0,01). Während die prozentuale injizierte Dosis des Liquorraums höher war, war die Aktivität der paravertebralen Lymphknoten bei den älteren Mäusen am nächsten Tag geringer. [64Cu]Cu-Albumin-PET ermöglichte uns die Quantifizierung der Liquor-Lymphdrainage über alle Ebenen des Gehirn-Rückenmarks sowie die Visualisierung und Quantifizierung der Lymphknotenaktivität aufgrund der Liquor-Drainage. [64Cu]Cu-Albumin-PET zeigte bei älteren Mäusen eine altersbedingte Abnahme der Lymphdrainage von Liquor aufgrund dieser verminderten Drainage aus dem Subarachnoidalraum, insbesondere während der stationären Phase.

Seit der Entdeckung der meningealen Lymphgefäße im Jahr 20151,2 gilt die interstitielle Flüssigkeit (ISF) – Liquor cerebrospinalis (CSF) – als Hauptweg für die Entsorgung von Gehirn- und Rückenmarksabfällen. Dieser Weg ist auch der Weg, über den Leukozyten über Pia oder Ependym, die das Gehirn und das Rückenmark auskleiden, in den Liquor und damit in das Gehirnparenchym und das Rückenmark gelangen3,4. Mäuse und Ratten nutzen ihren doppelten Drainageweg über die Nasenhöhle und die meningealen Lymphgefäße zur Abfallentsorgung5,6,7, während Menschen hauptsächlich die Dura-Lymphgefäße und nicht die Nasenhöhle nutzen8,9,10,11. ISF gelangt durch die Glia limitans in den perivaskulären Raum, der mit dem Liquorraum kommuniziert. Somit wird jeglicher Abfall im ISF in die Dura-Meningeal-Lymphgefäße des Gehirns und des Rückenmarks abgeleitet12. Diese Funktion und Funktionsstörung der Glymphdrainage13 wurde bei Nagetieren mithilfe fluoreszierender Makromoleküle14 und beim Menschen mithilfe der Gadolinium-Kontrast-Magnetresonanztomographie (MRT)8 untersucht.

Die glymphatische/lymphatische Bildgebung wurde mittels Kontrastmittelverabreichung über die Cisterna magna und Fluoreszenzmikroskopie oder MRT bei Nagetieren12,15,16,17 oder mittels intrathekaler Verabreichung von L4/5 zwischen den Wirbeln und MRT beim Menschen8,9,10,11 durchgeführt. Beide Ansätze ermöglichen es uns, den Liquorrückfluss in den perivaskulären Raum sichtbar zu machen, um die glymphatische Funktion und den Lymphabfluss von Liquor zu beurteilen. In unserer vorläufigen Studie stellten wir fest, dass die Verabreichung von [64Cu]Cu-Albumin in die Cisterna magna zu invasiv war, um die subtilen Veränderungen in der Kinetik der Lymphdrainage von CSF aufzudecken, was eine Optimierung der Menge und des Volumens des Tracers erforderte18. Im Gegensatz zu den ersten Berichten, die die glymphatische Funktion mithilfe der Fluoreszenzmikroskopie bei Nagetieren aufzeigten12,15,17,19, wurden in neueren Berichten hauptsächlich intrathekale MRT-Kontrastmittel verwendet, die geringfügige Unterschiede im Reflux vom submeningealen zum perivaskulären Raum zeigten20,21,22 und somit verhinderten die Verwendung einer intrathekalen Kontrast-MRT zur Beurteilung der glymphatischen Funktion. Im Gegensatz dazu konnte die Lymphdrainage von Liquor mittels intrathekaler Kontrast-MRT und intrathekaler Zisternographie-Positronen-Emissions-Tomographie (PET)18 mit hohem Kontrast und ohne Hintergrund untersucht werden, was die überlegene Leistung bei der Darstellung der primären/sekundären Sentinel-Lymphknoten im Schädel zeigt und entlang der Wirbelsäule bei Nagetieren21,22,23.

Es ist mittlerweile bekannt, dass die Lymphdrainage des Liquor für die Gesundheit des Zentralnervensystems (ZNS) von entscheidender Bedeutung ist, da die Abfallentsorgung für die Aufrechterhaltung der Gehirn-/Rückenmarksfunktion von entscheidender Bedeutung ist. Diese Lymphdrainage ist besonders wichtig während des Slow-Wave-Schlafs und der Anästhesie (siehe Abschnitt 24), was neben der In-situ-Beseitigung der Trümmer/Abfälle durch die Gliazellen einen zusätzlichen Wert hat. Funktionsstörungen, die über den mit dem Schlaf verbundenen physiologischen Variationsbereich hinausgehen, neigen dazu, subtil und geringfügig zu sein, wie sie bei altersbedingten Veränderungen in der Lymphdrainage des Liquor beobachtet werden25,26,27,28,29,30,31. Daher muss das Volumen des intrathekalen Kontrastmittels minimiert werden, um eine Störung der physiologischen Stationarität zu vermeiden, aber groß genug, damit die Liquorzirkulation die verabreichten Tracer entlang des Liquorflusses und schließlich an die Außenseite des ZNS abgeben kann. Der Liquor beginnt aus dem ventrikulären Plexus choroideus zu fließen, setzt sich durch den Aquädukt/Wirbelsäulenkanal und die Zisternen fort und rundt die perivaskulären Räume ab und durchnässt sie über den gesamten Subarachnoidalraum. Anschließend passiert der Liquor die Zellschicht der Arachnoidalbarriere des Gehirns und des Rückenmarks, um den extrazellulären Raum der Hirnhaut zu erreichen, und gelangt schließlich über verschiedene Wege wie perineurale und durale Lücken in die Lymphkanäle der kranialen/vertebralen Dura32. Mehrere Radionuklide/Radiopharmazeutika, die seit Jahrzehnten klinisch für die Radioisotopen-Zisternographie eingesetzt werden, könnten zur Bildgebung des Lymphabflusses von Liquor verwendet werden. In unserer vorläufigen Studie haben wir [64Cu]Cu-Albumin ausgewählt und [64Cu]Cu-Albumin-PET-Protokolle für die Darstellung der Lymphdrainage von Liquor bei Mäusen erstellt18. Dieser Ansatz visualisierte auch primäre/sekundäre Sentinel-Lymphknoten im Schädel entlang der Wirbelsäule bei Mäusen durch [64Cu]Cu-Albumin-PET18.

In dieser Studie bestätigten wir die Ergebnisse unserer vorherigen Studie, indem wir das oben genannte Protokoll in einem einfachen Alterungsmodell der Maus verwendeten und die Variationen in der Lymphdrainage von CSF mit zunehmendem Alter unter Verwendung von intrathekalem [64Cu]Cu-Albumin-PET zur visuellen und quantitativen Analyse von CSF bewerteten Clearance, ihr zeitlicher Verlauf nach der Injektion und die Lymphknotenretention unmittelbar nach der Injektion und während der stationären Phase. Der CSF der Maus, der sich zehnmal oder öfter am Tag erneuert, wurde durch die Injektion von 6 μl (1/7 des gesamten CSF-Volumens) [64Cu]Cu-Albumin innerhalb von 9 Minuten gestört. Nach einem Ruhetag wurden die Mäuse erneut fotografiert, um die stationäre CSF-Lymphdrainage und die Lymphknotenaktivität unter kontinuierlichem Eigenzustrom/Drainage zu beurteilen.

Männliche C57BL/6-Mäuse im Alter von 2 bis 9 Monaten wurden als erwachsene Mäuse verwendet, wohingegen solche im Alter von 15 bis 25 Monaten als gealterte Mäuse verwendet wurden33; Pro Käfig wurden 2–5 Mäuse mit Zugang zu Standardfutter und Trinkwasser nach Belieben gehalten. Der Stallraum wurde mit einem 12/12-stündigen Hell-Dunkel-Zyklus auf einer konstanten Temperatur von 22–24 °C gehalten. Um Verhaltensunterschiede zwischen Gruppen zu bewerten, wurde ein Y-Labyrinth-Test durchgeführt. Diese Studie teilt eine Tierkohorte mit zuvor veröffentlichter Literatur18, die das [64Cu]Cu-Albumin-PET-Protokoll zur Bewertung der Lymphdrainage von Liquor bei erwachsenen Mäusen etablierte. Tierversuche wurden vom Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) der Seoul National University (SNU-200513-8-6) genehmigt und alle Methoden wurden in Übereinstimmung mit den relevanten IACUC-Richtlinien und -Vorschriften der Seoul National University und den ARRIVE-Richtlinien durchgeführt (https:// ://arriveguidelines.org). Relevante Details finden Sie in den Ergänzenden Anmerkungen.

Der Verhaltenstest wurde in einem Y-förmigen Labyrinth bei schwacher Beleuchtung durchgeführt. Zur Anpassung dieses Tests wurden Mäuse in die Mitte des Labyrinths eingeführt und durften am Tag vor dem Test alle drei Arme besuchen. Für den Y-Labyrinth-Test wurde eine Maus in die Mitte des Labyrinths eingeführt und durfte das Labyrinth 8 Minuten lang frei erkunden. Um den Wechsel zu berechnen, wurden Besuche jedes Arms aufgezeichnet, wenn sich Gliedmaße und Schwanz innerhalb eines Arms befanden. Der Wechselprozentsatz wurde berechnet, indem die Anzahl der aufeinanderfolgenden Wechsel der drei Arme durch die Gesamtzahl der möglichen Wechsel dividiert wurde.

Humanes Serumalbumin mit einem Molekulargewicht von 66,5 kDa wurde mit [64Cu]Cu (t1/2 = 12,7 h, β+ = 655 keV 17,8 %, β‒ = 579 keV 38,4 %) unter Verwendung einer auf Click-Chemie basierenden Methode radioaktiv markiert34 . Kurz gesagt: (1) 64Cu in HCl-Lösung wurde mit einem Stickstoffstrom von 5–10 % getrocknet, (2) 1 M Natriumacetatpuffer wurde zugegeben, um den pH-Wert auf 5,3 einzustellen, (3) p-Isothiocyanatobenzyl-1,4,7 -Triazacyclononan-1,4,7-triessigsäure (NOTA)-N3-1300 nmol/ml, 10 μL wurden zugegeben und die Mischung 10 Minuten lang bei 60–70 °C in einen Wärmeblock gegeben, (4) beschriftet NOTA-N3 von [64Cu]Cu NOTA-N3 wurde zu 1 mg/ml Azadibenzocyclooctin (ADIBO)-Albumin (humanes Serumalbumin, 66,7 kDa) gegeben und 10 Minuten lang in einen Orbitalschüttler gegeben (5), die Mischung wurde filtriert und dann 5 Minuten lang bei 15.000 U/min zentrifugiert. Die Markierungseffizienz von [64Cu]Cu-Albumin betrug 99 %, wie durch sofortige Dünnschichtchromatographie (ITLC) mit 0,1 M Zitronensäurelösung als Entwicklungslösungsmittel bestätigt wurde.

Die intrathekale Verabreichung folgte dem Verfahren der präklinischen oder klinischen Radioisotopen-Zisternographie18. Kurz gesagt, eine intrathekale Injektion wurde nach Palpation der L4-Wirbelsäule durchgeführt. Es wurde ein 1 cm langer sagittaler Einschnitt gemacht und eine Nadel bis zu einer geeigneten Länge durch die Muskeln eingeführt, während man darauf wartete, dass der Schwanz zuckte. Die [64Cu]Cu-Albumin-Injektion erfolgte mit einer Spritzenpumpe (Harvard Apparatus) bei einer Infusionsrate von 700 nl/min, wobei ein Gesamtvolumen von 6 μl mit einer Radioaktivitätsmenge im Bereich von 0,74 bis 1,85 MBq injiziert wurde. Die Nadel blieb an Ort und Stelle, bis die erste Bildgebungssitzung beendet war. Dann wurde die Nadel entfernt und die Wunde verschlossen.

Die Genisys PET-Box (Sofie Biosciences) wurde für die Ganzkörper-PET-Erfassung von statischem PET im Listenmodus für 6 Minuten zu jedem der Bildaufnahmezeitpunkte verwendet, die 9 Minuten, 2, 4, 6, 12 und 24 Stunden nach der Aufnahme lagen -Injektion für erwachsene Mäuse und 9 Minuten, 2, 4, 6, 17 und 24 Stunden nach der Injektion für gealterte Mäuse. Injektion und Bildaufnahme wurden unter Isoflurananästhesie durchgeführt, wobei 3 % zur Einleitung und 2,8 % zur Aufrechterhaltung mit 500 ml/min Sauerstoffinhalation dienten.

Mit der MIM-Software wurden 3D-Regionen von Interesse (ROI) gezeichnet und die Zählungen für den gesamten Subarachnoidalraum gemessen. Subarachnoidalraum-Zählungen (ergänzende Abbildung 1) von 9 Minuten (h0) wurden als Ersatz für die injizierte Dosis zur Normalisierung der Zählungen aller anderen ROIs zu einem bestimmten Zeitpunkt (hn) verwendet, die als % ID ausgedrückt wurden. Der %ID jedes Zeitpunkts (hn/h0) wurde gegen die entsprechenden Zeitpunkte aufgetragen, um die Zeit-%ID-Kurven zu erstellen. Unter Verwendung des Ein-Kompartiment-Exponentialmodells von GraphPad Prism wurde die Halbwertszeit (t1/2) für jede Maus berechnet. Das Bestimmtheitsmaß R2 > 0,95 zeigte eine gute Anpassung. Zum Vergleich der Halbwertszeiten zwischen Gruppen wurde ein ungepaarter T-Test mit Welch-Korrektur verwendet.

CSF wurde einer erwachsenen Maus eine und vier Stunden nach der intrathekalen Injektion von [64Cu]Cu-Albumin entnommen und die ITLC wurde unter Verwendung des Routineprotokolls durchgeführt.

Der Y-Labyrinth-Test ergab einen signifikanten Rückgang (Mann Whitney, p <0, 05) des räumlichen Gedächtnisses bei älteren Mäusen im Vergleich zu erwachsenen Mäusen (ergänzende Abbildung 2).

In der Maximalintensitätsprojektion (MIP) zeigt das Animationsbild einer Maus (Zusatzfilm 1), dass [64Cu]Cu-Albumin direkt die Halslymphknoten, die Beckenlymphknoten und sogar noch weiter über das Herz und wahrscheinlich den systemischen Kreislauf erreichte. die Leber (Abb. 1A).

Ganzkörper-PET-Projektionsbilder mit maximaler Intensität nach intrathekaler Injektion von [64Cu]Cu-Albumin, die die Organe zeigen, die an der Bioverteilung des Tracers beteiligt sind (A), die zeitliche Änderung der Bioverteilung bei einer erwachsenen Maus (n = 7) (B), und bei einer alten Maus (n = 6) (C). Der schattierte Balken rechts von (B,C) zeigt die Aktivitätskonzentration des Tracers an.

MIP-Animationsbilder von sieben erwachsenen Mäusen und sechs alten Mäusen wurden visuell beurteilt. Einzelne repräsentative Bilder sind in Abb. 1B, C und Zusatzfilm 2 dargestellt. In den 9-minütigen Bildern war die [64Cu]Cu-Albumin-Aktivität im spinalen Subarachnoidalraum intensiv, mit einer vernachlässigbaren Tracerkonzentration im kranialen und am weitesten kaudalen Teil den Subarachnoidalraum, der später in Bildern von erwachsenen und älteren Mäusen ausgefüllt wurde (Abb. 1B, C).

Auf den 1- bis 6-Stunden-Bildern erwachsener Mäuse (Abb. 1B) wurde die Radioaktivität bei erwachsenen Mäusen allmählich aus den zervikalen, thorakalen und lumbalen Subarachnoidalräumen entfernt, während die Leberaktivität weiter zunahm. Nach 24 Stunden war die Radioaktivität im Subarachnoidalraum dieser erwachsenen Mäuse nahezu beseitigt, mit anhaltender Retention im Nasenbereich, in den Halslymphknoten, den Becken- und Sakrallymphknoten und im Sakralsubarachnoidalraum. Im Gegensatz dazu wurde auf den 1- bis 6-Stunden-Bildern gealterter Mäuse (Abb. 1C) die Radioaktivität langsamer aus dem zervikalen, thorakalen und lumbalen Subarachnoidalraum entfernt als bei erwachsenen Mäusen. Ihre Leberaktivität nahm weiter zu, die Intensität war jedoch bei älteren Mäusen geringer als bei erwachsenen Mäusen.

Nach 24 Stunden war die verbleibende Aktivität im Subarachnoidalraum der alten Mäuse höher als die der erwachsenen Mäuse. Die Radioaktivität im Nasenbereich, in den Halslymphknoten, in den Becken- und Sakrallymphknoten sowie im sakralen Subarachnoidalraum war bei erwachsenen Mäusen und älteren Mäusen ähnlich. Die Aktivität der sakralen Lymphknoten war bei alten Mäusen schwach, wohingegen die Aktivität im Subarachnoidalraum bei älteren Mäusen bei visueller Beurteilung höher war als bei erwachsenen Mäusen.

Das Zeit-gegen-%-ID-Liniendiagramm (Abb. 2A) zeigte insgesamt einen zeitlichen Rückgang des %ID aus dem gesamten Subarachnoidalraum, was die „Lymphdrainage von Liquor“ sowohl bei erwachsenen als auch bei älteren Mäusen darstellt. Die mittlere Clearance-Halbwertszeit der Erwachsenen- und Altersgruppe betrug 93,4 ± 19,7 (Bereich 72,3–122,2) bzw. 123,3 ± 15,6 (Bereich 97,9–141,4) Minuten. Die mittlere Clearance-Halbwertszeit war bei älteren Mäusen deutlich höher (Abb. 2B) als bei erwachsenen Mäusen (p = 0,01). Die %IDs für gealterte Mäuse 4, 6 und 24 Stunden nach der Injektion waren ebenfalls signifikant höher (Abb. 2C–G) als die bei erwachsenen Mäusen (p < 0,05). Bei älteren Mäusen war die Clearance langsamer und die Retention im Subarachnoidalraum war bei älteren Mäusen höher als bei erwachsenen Mäusen. Die Clearance-Parameter des Subarachnoidalraums bei einzelnen Mäusen sind in der Ergänzungstabelle 1 aufgeführt.

Vergleich zwischen erwachsenen (n = 7) und gealterten (n = 6) Mäusen mit Zeit-%ID-Liniendiagrammen für die Clearance aus dem gesamten Subarachnoidalraum (A), Balkendiagrammen mit paarweisem Vergleich für die Clearance-Halbwertszeit (B), und Balkendiagramme mit paarweisem Vergleich für %IDs zu den übereinstimmenden Zeitpunkten (C–G).

Auf der ITLC bleibt intaktes [64Cu]Cu-Albumin am Ursprungspeak, und abgebaute [64Cu]Cu-Albuminfragmente mit unterschiedlichen Größen erreichten die Lösungsmittelfront und bildeten den zweiten Peak, der abgelöstes und ungebundenes [64Cu]Cu-NOTA- darstellt. N3. Am Ursprung der CSF-Probe wurde ein einzelner Peak beobachtet (Abb. 3A), der zeigt, dass [64Cu]Cu-Albumin 1 und 4 Stunden nach der intrathekalen Injektion in intakter Form im Subarachnoidalraum vorlag. Intaktes [64Cu]Cu-Albumin von Blut- und Urinproben erreichte am Ursprung seinen Höhepunkt, und die entsprechenden abgebauten Fragmente bewegten sich nach 1 und 4 Stunden an die Lösungsmittelfront, wobei die Menge im Laufe der Zeit zunahm (Abb. 3B, C).

Die Radioaktivität des CSF 1 Stunde und 4 Stunden nach der intrathekalen Injektion mit Chromatogrammen für das [64Cu]Cu-Albumin zu den entsprechenden Zeitpunkten zeigt einen einzelnen Peak für den CSF, der mehr als 90 % der Radioaktivität am dargestellten Ursprung ausmacht das intakte [64Cu]Cu-Albumin. Im Gegensatz dazu bewegten sich abgebaute Fragmente von [64Cu]Cu-Albumin in unterschiedlichem Ausmaß bei den Blut- und Urinproben 1 oder 4 Stunden nach der intrathekalen [64Cu]Cu-Albumin-Injektion an die Lösungsmittelfront.

In dieser Studie bestätigten wir mithilfe von [64Cu]Cu-Albumin-PET die Lymphdrainage von Liquor, die in früheren Studien durch Fluoreszenz- oder MRT-Kontrastbildgebung12,15,16,17 bei Mäusen ermittelt wurde. Darüber hinaus haben wir die frühe/akute und späte Phase dieser Drainage nach intrathekaler Verabreichung von [64Cu]Cu-Albumin quantitativ gemessen, um die langfristige stationäre Phase dieser Drainage zu beurteilen. Bei der PET wurden das Gehirn und seine Sulci kaum mit Radioaktivität beobachtet; Im Gegensatz dazu hielt der Liquorraum um das Rückenmark und die Schädelzisternen die Radioaktivität auch 24 Stunden nach der Injektion aufrecht. Die Quantifizierung der Radioaktivität des Subarachnoidalraums ergab eine höhere Retention von [64Cu]Cu-Albumin bei älteren Mäusen als bei erwachsenen Mäusen, und die Liquor-Drainage-Aktivität blieb an den Hals- und Sakrallymphknoten bestehen. Technisch gesehen ermöglichte uns der späteste Zeitpunkt der Bildgebung, zusammen mit der angepassten kleinsten Menge an intrathekalem Injektionsvolumen, die späte stationäre Phase der Lymphdrainage sichtbar zu machen und schließlich die physiologisch geringfügige, wenn auch eindeutige Abnahme der Liquor-Drainage aus dem Gehirn und der Wirbelsäule zu erkennen Schnur zu den angrenzenden Lymphknoten. Wir schlagen vor, dass die Analyse der Lymphdrainage von Liquor mittels [64Cu]Cu-Albumin-PET und deren Quantifizierung einen Tag nach der intrathekalen Injektion ein gutes Instrument zur Bewertung von Veränderungen in der Lymphdrainage von Liquor bei Mäusen ist. Wir gehen weiterhin davon aus, dass die Beurteilung der Lymphdrainage von Liquor durch die Kombination von intrathekaler [64Cu]Cu-Albumin-PET zu einem späteren Zeitpunkt mit Lymphknotenbildgebung eine gute Alternative zur intrathekalen Kontrast-MRT-Liquorbildgebung sein wird8,9,10,11, wie wir sie nutzen können ein geringeres Injektionsvolumen und eine geringere Kontrastmittelmasse für physiologische/pathophysiologische Studien am Menschen.

Hirnabfälle tragen sowohl physiologisch als auch pathologisch (z. B. Blutungen, Neuroinflammationen, Traumata oder neurodegenerative Erkrankungen) zur Gehirnalterung bei. Offensichtlich werden sie zunächst aus dem Hirnparenchym in den Liquor innerhalb der Hirnventrikel und des Subarachnoidalraums ausgeschieden21,32,35,36,37 und dann über die kranialen und spinalen meningealen Lymphgefäße zu den systemischen Lymphknoten entsorgt1,2,6,12, 15,16,19,23,27,35,38,39. Dieser charakteristische Clearance-Prozess, der sich über die gesamte Länge des Schädels und der Wirbelsäule erstreckt, wird als Lymphdrainage des Liquor bezeichnet. Da die meningealen Lymphgefäße des Gehirns/Rückenmarks mit perikraniellen/vertebralen Lymphknoten, zervikaler16,19,23 oder sakraler27,38, verbunden sind, sind die Wege der Lymphdrainage des Liquor vermutlich von den Gehirn- oder Rückenmarkssegmenten getrennt. Abfälle würden auf ihrem einfachsten und kürzesten Weg unterschiedliche Entsorgungswege vom Gehirn und Rückenmark nehmen, und diese Wege fungieren auch als neuroimmune Schnittstelle zwischen dem zentralen Immunsystem (d. h. Knochenmark) und dem zentralen Nervensystem (Gehirn und Rückenmark). regional3,4. Es muss jedoch noch bewiesen werden, ob der Fluss vom Liquor zu den meningealen Lymphgefäßen segmental ist, d. Laut zwei aktuellen Berichten gibt es zwei Möglichkeiten. In einem Vorschlag fließen Hirnlymphgefäße von der Nasenhöhle zu den tiefen Halslymphknoten (als sekundärer Stopp) über oberflächliche Halslymphknoten und Hirnmeningeallymphgefäße fließen direkt zu den tiefen Halslymphknoten (als primärer Stopp), wobei Wirbellymphgefäße austreten segmentaler Subarachnoidalraum der Wirbel, mit dem sakralen Lymphknoten als primärem Stopp und dem iliakalen Lymphknoten als sekundärem Stopp27. In einem anderen Vorschlag, da jeder Wirbel seine epiduralen Lymphgefäße zu den kleineren paravertebralen Lymphknoten hat, wie eine Ganzkörper-vDISCO-Studie an Mäusen mit transparenter Montage/Bildgebung zeigte30. Zumindest eine lange Säule aus vielen Wirbelsegmenten mit epiduralen Lymphgefäßen könnte mit den Dura-Ausgängen in Verbindung stehen und in ihrer Nähe primäre Lymphknoten bilden. Diese verteilenden Abflusswege könnten auch die Rolle von Toren für die adaptive Immunüberwachung gegen Abfälle und Trümmer aus dem Gehirn/Rückenmark übernehmen38. Ein aktueller Bericht zeigte überraschenderweise, dass seneszente Astrozyten über die meningealen Lymphgefäße zum systemischen Immunsystem gelangen39.

Zusätzlich zur verminderten und verzögerten Ableitung von Liquor in die Lymphgefäße bei älteren Mäusen konnten wir auch deutlich die zervikalen und sakralen Lymphknoten erkennen. Diese Ergebnisse unterstrichen die physiologische Bedeutung der gegenseitigen Kommunikation zwischen Gehirn-/Rückenmarksparenchym und den regionalen Lymphknoten. Doch wie kommunizieren diese Lymphknoten mit dem zentralen Immunsystem, also dem Knochenmark von Schädel und Wirbeln? Cai et al. entdeckte die venöse Verbindung zwischen dem Knochenmark-Sinus des Schädels und dem venösen Sinus der Dura40, die als guter Verbindungsweg zwischen diesen beiden zentralen Systemen, dem Neuro- und dem Immunsystem, des Gehirn-/Rückenmarkparenchyms und dem Knochenmark des Schädels/der Wirbel fungieren könnte. Es ist bekannt, dass myeloische/lymphoide Zellen über CSF3,4 zwischen dem Knochenmark des Schädels und der Wirbel und dem Gehirnparenchym pendeln. Lymphknoten sind die Zwischenstation der Informationen, die in den Makromolekülen oder Zellen des Liquor in allen Ebenen des Gehirns und der Rückenmarkssegmente enthalten sind. Kwon et al.16 und Ma et al.27 berichteten explizit über den sakralen Drainageweg bei Tieren, und Jakob et al.38 visualisierten die epiduralen Lymphkanäle der Wirbel, die gelöste Liquorflüssigkeiten zu regionalen Lymphknoten ableiten39. Somit werden nun für jedes Wirbelsegment zusätzlich zu den nasalen Leitungen und den meningealen Lymphbahnen zu den oberflächlichen und tiefen Halslymphknoten die paravertebralen epiduralen Lymphkanäle zu den nahegelegenen Lymphknoten hinzugefügt32. In unserer Studie zu [64Cu]Cu-Albumin mittels PET wurde die segmentale Liquor-Lymphdrainage in einer Momentaufnahme der seriellen visuellen Auswertung der MIP-Bilder beurteilt (Zusatzfilm 2). Über diese Wege können makromolekulare gelöste Stoffe und alternde/verletzte Gehirn-/Rückenmarkszellen auf die angeborene/adaptive Immunität des Immunsystems treffen. Weitere Visualisierungsstudien sind erforderlich, um die Kinetik des Liquorinhalts dieser segmentalen Kommunikation detaillierter zu verstehen und so die Bedeutung des geschlossenen Kreislaufs der Immunüberwachung von Gehirn, Rückenmark und regionalen Lymphknoten aufzudecken.

PET mit [64Cu]Cu-Albumin ermöglicht uns eine einfachere Visualisierung und Quantifizierung der Lymphdrainage von Liquor und bietet damit Vorteile gegenüber anderen Bildgebungsmodalitäten. Andere Radionuklid-Bildgebungsstudien zeigen einen relativ hohen Hintergrund, da mit Radionukliden markierte Radiopharmazeutika intravenös verabreicht werden; In dieser Studie verabreichten wir den Tracer jedoch intrathekal, also innerhalb eines Kompartiments. Die intrathekale Verabreichung kann den besten Kontrast zeigen und wird seit Jahrzehnten in der klinischen Radioisotopen-Entleerungszystographie und Zisternographie eingesetzt. Vor der intrathekalen Injektion von [64Cu]Cu-Albumin wird im Körper, insbesondere in der Umgebung, keine Radioaktivität festgestellt. Das hohe Signal-Rausch-Verhältnis der intrathekalen Radioisotopen-markierten Albumin-PET-Zisternographie ermöglicht die qualitative und quantitative Beurteilung kleiner Strukturen wie tiefer zervikaler, sakraler oder iliakaler Lymphknoten selbst bei Mäusen. Heiße Radioaktivität wurde in oberflächlichen Halslymphknoten gefunden, was den Lymphabfluss von Liquor durch die Nasenhöhle widerspiegelt6,7,17,41 und das anhaltende Verhältnis der Aktivitäten von oberflächlichen Halslymphknoten und tiefen Halslymphknoten 9 Minuten und 1/2/4 /6/24 h nach der Injektion. Zervikale Lymphbahnen verbinden oberflächliche und tiefe Halslymphknoten42, und kraniale meningeale Lymphgefäße können direkt zu tiefen Halslymphknoten abfließen1,2,6,7. Da Albumin (65 kDa) als Ersatz für extrazelluläres (CSF) Tau (ca. 60 kDa) oder Amyloid Beta (100–150 kDa) verwendet wurde, konnte im Bild der Lymphknoten auch nach 24 Stunden eine anhaltende Radioaktivität beobachtet werden deutet darauf hin, dass pathologische Proteine, die aus dem Liquor in die ZNS-Wächterlymphknoten geflossen sind, einer systemischen Immunüberwachung ausgesetzt wären, d. h. antigenverarbeitenden/präsentierenden myeloischen Zellen und adaptiven Immunzellen in den Lymphknoten.

In der Literatur wurden verschiedene Krankheiten mit einer dysfunktionalen Lymphdrainage des Liquor in Verbindung gebracht41,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52, darunter Subarachnoidalblutung (SAH)36 und intrazerebrale Blutung44 in Mausmodellen zeigten einen Abfluss von Erythrozyten und gelösten Blutbestandteilen über CSF/meningeale Lymphdrainagewege. Im Gegensatz dazu kann ein subdurales Hämatom über die meningealen Lymphgefäße abgeleitet werden45 oder auch nicht44. Hirntumoren können ihre Bestandteile auch über die meningealen Lymphgefäße in die zervikalen Lymphknoten transportieren, um eine Immunüberwachung auszulösen46, und traumatische Hirnverletzungen wurden mit einer meningealen lymphatischen Dysfunktion in Verbindung gebracht47. Neurodegenerative Erkrankungen, einschließlich der Alzheimer-Krankheit (AD), wurden mit einer Funktionsstörung der Lymphdrainage in Verbindung gebracht, und es ist bekannt, dass die Ligation tiefer Halslymphknoten35 die AD-Pathologie in Mausmodellen verschlimmert49, was durch fokussierten Ultraschall50 oder elektrische Theta-Burst-Stimulation des Gehirns45 rückgängig gemacht werden konnte. Die Lymphablation mit der Chemikalie Visudyne25,31,43,52 verschlechterte auch die AD- oder SAH-Pathologie. Darüber hinaus kann eine meningeale Lymphfunktionsstörung mit dem vaskulären endothelialen Wachstumsfaktor C (VEGF-C) und einer damit verbundenen Anomalie der Lymphangiogenese verbunden sein31,41,46. Die Diskrepanz könnte teilweise auf die Subtilität der meningealen Lymphfunktionsstörung zurückzuführen sein, die eine sorgfältige Untersuchung des Lymphabflusses im Liquor erfordert. In Kleintiermodellen wie der Maus müssen wir unabhängig vom Kontrastmaterial das kleinste Kontrastvolumen bei der intrathekalen Verabreichung verwenden. In dieser Studie haben wir das geeignete Material, [64Cu]Cu-Albumin, sowie das Volumen und die Injektionsrate für die intrathekale Verabreichung identifiziert.

Zum gleichen Zweck, die Lymphdrainage von Liquor zu verstehen, verwendeten bahnbrechende Studien1,2,14 Ex-vivo-Fluoreszenzmikroskopie-Bildgebung, um den paravaskulären Fluss/Reflux von intra-cisterna magna, in den fluoreszierende Farbstoffe injiziert wurden, zu visualisieren/quantifizieren. Die Forscher fanden die Größenabhängigkeit der Lymphdrainage von CSF14,15 sowie des Zuflusses durch perivaskuläre Räume aus dem Subarachnoidalraum19, die sich Berichten zufolge zwischen jungen, mittleren und alten Mäusen unterscheiden. Wie erwartet hatten junge Mäuse eine tiefere perivaskuläre Penetration von Materialien, die in die Cisterna magna injiziert wurden, wie z. B. beträchtliches, mit Fluoreszenzfarbstoff markiertes Dextran (3 kDa) oder Ovalbumin (45 kDa)19. Diese Ergebnisse wurden in einer multizentrischen Studie reproduziert, die von Mestre et al.53 verfasst, aber von Smith et al. in Frage gestellt wurde. für ihre mechanistische Interpretation der interstitiellen Flüssigkeitsraumdrainage54. Ungeachtet dieser konkurrierenden Vorstellungen von Konvektion/Advektion durch einen glymphatischen Mechanismus oder Diffusion über einen beliebigen interstitiellen Flüssigkeitsraum ist der perivaskuläre Raum zwischen den Basalmembranen von Glia limitans und dem Kapillarendothel unter physiologischen Bedingungen von entscheidender Bedeutung für den Abfluss von Abfällen/Trümmern aus dem interstitiellen Parenchym des Gehirns/Rückenmarks Flüssigkeitsraum zum Liquor. Studien mit intrathekalen Gadoliniumkontrasten, hauptsächlich Gadobutrol (450 Da), die an Mäusen oder Ratten durchgeführt wurden, haben sogar subtile Unterschiede im Zufluss in den perivaskulären Raum hervorgehoben und Auswirkungen auf diesen glymphatischen Fluss in der Anästhesie oder im Schlaf gezeigt22,23,26,55,56, 57,58. Allerdings war der in diesen MRT-Experimenten festgestellte perivaskuläre Reflux im Gegensatz zu ersten fluoreszenzmikroskopischen Untersuchungen nicht so tiefgreifend und es wurde nur eine flache Infiltration beobachtet, insbesondere bei Ratten55,56,57,58.

Die wichtigsten Störfaktoren dieser Studien waren die intra-cisterna magna-Injektion (trotz bestätigtem normalen intrakraniellen Druck bei der Überwachung) im Vergleich zur intrathekalen Injektion und die größere anteilige Kontrastmenge (relativ bei Mäusen) gegenüber der kleineren anteiligen Kontrastmenge (bei Ratten) und einer größeren Menge des Fluoreszenzkontrasts in der Ex-vivo-/In-vivo-Fluoreszenzmikroskopie im Vergleich zur relativ geringeren Kontrastmenge (Gadobutrol) in der MRT. Unter diesen Problemen stellten wir die Hypothese auf, dass die Lautstärke der primäre Störfaktor war. Da wir bei der 99mTc-DTPA (Diethylentriaminpentaacetat-Einzelphotonenemissions-Computertomographie) keine Aktivität in den Lymphknoten beobachteten, wurde Albumin (65 kDa) in Spurenmengen als optimaler Kandidat für die meisten physiologischen Untersuchungen ausgewählt. In unserem In dieser Studie konnten wir den parenchymalen perivaskulären Zustrom des Hirnparenchyms bei der [64Cu]Cu-Albumin-PET nicht beobachten, weshalb wir auf die glymphatische Auswertung verzichteten, insbesondere auf den altersbedingten Rückgang der glymphatischen oder interstitiellen Lymphdrainage von Liquor zuvor untersucht, indem der physiologische Fluss bei Verabreichung intra-cisterna magna mit einem größeren Volumen (10 bis 15 μl) mit einer tolerierbaren, aber hohen Rate (1 bis 5 μl/min) umgekehrt wurde (Ergänzungstabelle 2). Wir haben versucht, das Volumen zu verringern Wir verabreichten so viel Radiotracer wie möglich mit einer Rate von 0,3 μl/min. Wir beobachteten jedoch eine Stagnation im intrathekalen Raum der Injektionsstelle ohne Bewegung zur basalen Zisterne, was es unmöglich machte, dem Weg der Lymphdrainage des Liquor zu den Lymphknoten zu folgen . Wie bereits beschrieben, betrug die optimale Rate bei Mäusen 0,7 μl/min für ein Gesamtvolumen von 6 μl (ergänzende Abbildung 3)18.

Der Lymphfluss von primären zu sekundären Lymphknoten ist nach wie vor kaum verstanden. Wie oben erwähnt, erschienen die sakralen und iliakalen Lymphknoten genau wie die oberflächlichen und tiefen Halslymphknoten zu einem ähnlichen Zeitpunkt nach der intrathekalen Verabreichung auf unseren seriellen PET-Bildern. Im Gegensatz zur Interpretation von Ma et al.27, dass der Liquor der Sakralwirbelsäule als erster Stopp zu den Sakrallymphknoten und dann zu den Beckenlymphknoten fließt, die als Sammelstelle dienen, schien es in unserer Studie so, dass die Sakrallymphknoten den Liquor abfließen ließen aus den sakralen epiduralen Lymphgefäßen und die Beckenlymphknoten leiteten den Liquor aus den lumbalen epiduralen Lymphgefäßen ab. Wir vermuten, dass die Iliac-Lymphknoten als Sammelstelle für die segmentale Lymphdrainage der Wirbel aus den angrenzenden Wirbelsäulen und auch für die efferenten Lymphströme aus den Sakrallymphknoten fungieren, was zu einem lokalen Austritt von Albumin in das lumbosakrale Gewebe führt. In Rekapitulation mit den folgenden Studien zu List-Mode-PET-Studien zu früheren Zeitpunkten (unmittelbar bis 1 Stunde nach der Injektion) lässt dieser Befund die hierarchische Struktur der prä-/paravertebralen Lymphknoten vermuten, die die gesamte Länge des Schädels und der Wirbel abdecken mögliche bidirektionale Kommunikation zwischen dem systemischen Immunsystem und dem Zentralnervensystem. Hosang et al. berichteten kürzlich, dass eine infektiöse Entzündung der Lunge den Zustand der Mikroglia im Brustwirbelsäulenmark beeinflusste59. Ebenso könnte die kompartimentierte Zusammensetzung zwischen Immunstrukturen (Lymphknoten) und Rückenmarkssegmenten und dem Gehirn die allgemeine Plattform der Peripherie für die ZNS-Interaktion sein, insbesondere Darm mit Mikrobiom und Gehirn/Rückenmark4,60,61. [64Cu]Cu-Albumin-PET wird dazu beitragen, die Kinetik der Lymphdrainage von Liquor bis 24 Stunden nach der intrathekalen Verabreichung so nichtinvasiv wie möglich zu untersuchen, ohne weitere Manipulation oder mit wiederholter Bildgebung, da diese Methode einen altersbedingten Rückgang aufzeigte bei normal alternden Mäusen ohne große Variation zwischen einzelnen Mäusen pro Lymphknotenaktivität über %ID der CSF-Raumaktivität bei 24-Stunden-Bildgebung (Abb. 2G).

Die Einschränkung unserer aktuellen PET-Studie besteht darin, dass sie keine direkten Beweise dafür lieferte, dass Liquor die Schicht der Arachnoidalbarrierezellen durchquert, um die Dura-Lymphgefäße zu erreichen. Stattdessen zeigte sich, dass intrathekal beladenes exogenes Albumin die paravertebralen Lymphknoten erreichte. Ma et al.25 konnten keine offensichtliche Aufnahme von fluoreszierendem Dextran in die Dural-Lymphgefäße im Schädel beobachten und kamen zu dem Schluss, dass eine enge Verbindung der Arachnoidalbarriere-Zelllage die Drainage verhindert hätte. Perineurale Scheiden/Lymphgefäße unter den Platten cribriformis sowie Spinalnervenwurzel und epidurale Lymphgefäße erwiesen sich in klassischen Postmortem- oder In-vivo/Ex-vivo-Tinten-/Farbstoff-/Kontraststudien an Tieren als die Wege von Liquor zu systemischen Lymphgefäßen62,63,64, 65. Jüngste Anatomiestudien von Kutomi et al.66 an Schweinen und Mollgard et al.67 an Mäusen ergaben jedoch, dass die Zellschicht der Arachnoidalbarriere das Durchqueren von Flüssigkeit und Makromolekülen über Lücken wie Fissuren und kraniale Arachnoidalgranulations-ähnliche Durallücken bei Schweinen66 oder Subarachnoidalräumen ermöglicht Zottenartige Strukturen bei Mäusen67. Fehlen von Claudin 11, einem Tight-Junction-Molekül der Arachnoidalbarriere-Zellschicht um die nebeneinander liegende subarachnoidale lymphatische Membran (SLYM) und die sagittale Sinusvene der kranialen Dura67. Zumindest bei Mäusen gehen wir davon aus, dass Liquorflüssigkeit und/oder Makromoleküle durch Lücken in der Zellschicht der Arachnoidea gelangen, um die Dura-Lymphgefäße zu erreichen. Da bei Schweinen bereits gezeigt wurde, dass sie die Möglichkeit haben, spinnenartige, granulationsähnliche Lücken zu passieren, stehen Studien an Affen, Primaten und Menschen noch aus. Der altersbedingte Rückgang meningealer Lymphgefäße würde auch mit der bekannten Pathologie systemischer Lymphgefäße einhergehen, wie z. B. (1) verminderter Kontraktilität der Lymphgefäße, (2) basaler Hyperpermeabilität und damit verringerter Entzündungsreaktionsfähigkeit und (3) verzögerter Immunantwort68. Meningeale Lymphgefäße und ihr mechanistischer Beitrag zum altersbedingten Rückgang der Liquor-Lymphdrainage sollten weiter aufgeklärt werden.

Zukünftig sollten Ursache-Wirkungs-Zusammenhänge und ihre therapeutische Bedeutung durch wiederholte Bildgebung von Kleintieren unter physiologischen Bedingungen mittels anspruchsvoller PET/Computertomographie (CT) oder PET/MRT getestet werden. Bei diesen Methoden werden geringe Mengen an Radiopharmazeutika verwendet, sodass keine Bedenken hinsichtlich einer Toxizität oder einer Störung des stationären Zustands der Tiere bestehen. Tiermodelle für traumatische Hirnverletzungen, intrazerebrale/subarachnoidale Blutungen oder sogar Alterungs-/Schlaf-/zirkadiane Zyklen sollten auf verschiedenen Ebenen, Schweregraden oder Zeitpunkten begleitet werden, um den Krankheitsverlauf bei einzelnen Tieren zu modellieren. Neuroinflammations- oder Demenzmodelle sollten im Verlauf ihres Krankheitsverlaufs auch im Alter von 3/7/12/18 Monaten wiederholt beobachtet werden. Für diese Studien zu mehreren Zeitpunkten wird [64Cu]Cu-Albumin-PET empfohlen, wenn versucht wird, die physiologischen und pathologischen Mechanismen der Lymphdrainage von Liquor als Produzent wichtiger Kandidatenparameter für einen Krankheitsverlauf und/oder Interventionsergebnisse zu verstehen. Die Clearance-Halbwertszeit und das Surrogat der CSF-Retention, %IDs 4, 6 oder 24 Stunden nach der Injektion, werden als Marker für eine Anomalie der CSF-Drainage vorgeschlagen, im Einklang mit Hinweisen auf eine solche altersbedingte phänotypische Veränderung, die auf eine dysfunktionale Clearance von hindeutet Gehirnabfälle25. Lymphknotenaktivitäten bei [64Cu]Cu-Albumin-PET aus der frühen und späten stationären Phase sind ein weiterer interessanter Befund, der sicherstellt, dass [64Cu]Cu-Albumin-PET auf jeder Ebene des Schädels und der Wirbel eine Lymphdrainage zeigt. Diese Biomarker und die entsprechenden Protokolle können verwendet werden, um die Reaktion auf neuartige Therapiestrategien zu bewerten, von denen bekannt ist, dass sie die Lymphdrainage von CSF50,51,52,69 verbessern.

Ältere Mäuse zeigen eine deutlich höhere Clearance-Halbwertszeit und Tracer-Retention im Subarachnoidalraum als erwachsene Mäuse. Die in dieser Studie verwendeten Bildgebungsparameter des PET-Protokolls können zur Beurteilung der Lymphfunktionsstörung und der Reaktion nach einer therapeutischen Verbesserung der Lymphfunktion eingesetzt werden.

Alle Daten sind im Haupttext oder in ergänzenden Materialien verfügbar. Alle in der Analyse verwendeten Daten, Codes und Materialien sind über eine Standardvereinbarung zur Materialübertragung mit der Seoul National University für akademische und gemeinnützige Zwecke verfügbar, indem Sie sich an die entsprechenden Autoren wenden ([email protected] oder [email protected]).

Louveau, A. et al. Strukturelle und funktionelle Merkmale der Lymphgefäße des Zentralnervensystems. Natur 523, 337–341 (2015).

Artikel ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Aspelund, A. et al. Ein durales Lymphgefäßsystem, das interstitielle Gehirnflüssigkeit und Makromoleküle ableitet. J. Exp. Med. 212, 991–999 (2015).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Brioschi, S. et al. Die Heterogenität meningealer B-Zellen lässt eine lymphopoetische Nische an den ZNS-Grenzen erkennen. Science 373(6553), eabf9277 (2021).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Cugurra, A. et al. Schädel und Wirbelknochenmark sind myeloische Zellreservoirs für die Hirnhäute und das ZNS-Parenchym. Science 373(6553), eabf7844 (2021).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Da Mesquita, S. et al. Funktionelle Aspekte der meningealen Lymphgefäße im Alter und bei der Alzheimer-Krankheit. Nature 560(7717), 185–191 (2018).

Artikel ADS PubMed PubMed Central Google Scholar

Ahn, JH et al. Meningeale Lymphgefäße an der Schädelbasis leiten Liquor ab. Nature 572(7767), 62–66 (2019).

Artikel ADS CAS PubMed Google Scholar

Frederick, N. & Louveau, A. Meningeale Lymphgefäße, Immunität und Neuroinflammation. Curr. Meinung. Neurobiol. 62, 41–47 (2020).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Eide, PK & Ringstad, G. MRT mit intrathekaler MRT-Gadolinium-Kontrastmittelverabreichung: Eine mögliche Methode zur Beurteilung der glymphatischen Funktion im menschlichen Gehirn. Acta Radiol. Offen 4(11), 2058460115609635 (2015).

PubMed PubMed Central Google Scholar

Watts, R., Steinklein, JM, Waldman, L., Zhou, X. & Filippi, CG Messung des glymphatischen Flusses beim Menschen mittels quantitativer kontrastverstärkter MRT. Bin. J. Neuroradiol. 40(4), 648–651 (2019).

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Dogan, SN et al. Intrathekale Anwendung von Gadobutrol für die Gadolinium-verstärkte MR-Zisternographie bei der Beurteilung von Patienten mit Otorhinorrhoe. Neuroradiologie 62(11), 1381–1387 (2020).

Artikel PubMed Google Scholar

Melin, E., Eide, PK & Ringstad, G. In-vivo-Bewertung des Liquorausflusses in die Nasenschleimhaut beim Menschen. Wissenschaft. Rep. 10(1), 1–10 (2020).

Artikel Google Scholar

Iliff, JJ et al. Ein paravaskulärer Weg erleichtert den Liquorfluss durch das Hirnparenchym und die Clearance interstitieller gelöster Stoffe, einschließlich Amyloid β. Wissenschaft. Übers. Med. 4(147), 147ra111-147ra111 (2012).

Artikel Google Scholar

Jessen, NA, Munk, ASF, Lundgaard, I. & Nedergaard, M. Das glymphatische System: Ein Leitfaden für Anfänger. Neurochem. Res. 40(12), 2583–2599 (2015).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Rua, R. & McGavern, DB Fortschritte in der meningealen Immunität. Trends Mol. Med. 24(6), 542–559 (2018).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Ma, Q., Ineichen, BV, Detmar, M. & Proulx, ST Der Abfluss von Liquor cerebrospinalis erfolgt überwiegend über Lymphgefäße und ist bei älteren Mäusen reduziert. Nat. Komm. 8(1), 1–13 (2017).

Artikel Google Scholar

Kwon, S., Janssen, CF, Velasquez, FC & Sevick-Muraca, EM Fluoreszenzbildgebung des lymphatischen Abflusses von Liquor bei Mäusen. J. Immunol. Methoden 449, 37–43 (2017).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Brady, M. et al. Die Abflusskinetik der Liquor cerebrospinalis über die Lappenplatte nimmt mit zunehmendem Alter ab. Flüssigkeitsbarrieren ZNS 17(1), 1–16 (2020).

Artikel Google Scholar

Sarker, A. et al. [64Cu]Cu-Albumin-Clearance-Bildgebung zur Bewertung des Lymphausflusses von Liquor cerebrospinalis im Mausmodell. Nukl. Med. Mol. Bildgebung 56, 137–146 (2022).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Kress, BT et al. Beeinträchtigung der paravaskulären Clearance-Wege im alternden Gehirn. Ann. Neurol. 76(6), 845–861 (2014).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Polomska, AK & Proulx, ST Bildgebende Technologie des Lymphsystems. Adv. Drogenlieferung Rev. 170, 294–311 (2021).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Stanton, EH et al. Kartierung des CSF-Transports mittels dynamischer kontrastverstärkter MRT mit hoher räumlich-zeitlicher Auflösung bei Mäusen: Wirkung der Anästhesie. Magnet. Resonanz. Med. 85(6), 3326–3342 (2021).

Artikel CAS Google Scholar

Lee, H. et al. Quantitative Gd-DOTA-Aufnahme aus der Liquor cerebrospinalis in das Gehirn von Ratten mittels 3D-VFA-SPGR bei 9,4 T. Magnet. Resonanz. Med. 79(3), 1568–1578 (2018).

Artikel CAS Google Scholar

Xue, Y. et al. In-vivo-T1-Kartierung zur Quantifizierung des Transports im glymphatischen System und der Drainage zervikaler Lymphknoten. Wissenschaft. Rep. 10(1), 1–13 (2020).

Artikel Google Scholar

Lee, DS, Suh, M., Sarker, A. & Choi, Y. Glymphatische/lymphatische Bildgebung des Gehirns mittels MRT und PET. Nukl. Med. Mol. Bildgebung. 54, 207–223 (2020).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Da Mesquita, S. et al. Funktionelle Aspekte der meningealen Lymphgefäße im Alter und bei der Alzheimer-Krankheit. Natur 560, 185–191 (2018).

Artikel ADS PubMed PubMed Central Google Scholar

Benveniste, H. et al. Das glymphatische System und die Abfallbeseitigung bei der Alterung des Gehirns: Ein Rückblick. Gerontology 65(2), 106–119 (2019).

Artikel PubMed Google Scholar

Ma, Q., Decker, Y., Müller, A., Ineichen, BV & Proulx, ST Clearance von Liquor cerebrospinalis aus der Kreuzbeinwirbelsäule durch Lymphgefäße. J. Exp. Med. 216(11), 2492–2502 (2019).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Nedergaard, M. & Goldman, SA Glymphatisches Versagen als letzter gemeinsamer Weg zur Demenz. Science 370(6512), 50–56 (2020).

Artikel ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Da Mesquita, S., Fu, Z. & Kipnis, J. Das meningeale Lymphsystem: Ein neuer Akteur in der Neurophysiologie. Neuron 100(2), 375–388 (2018).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Goldman, DH et al. Eine altersbedingte Unterdrückung der Erkundungsaktivität während einer Krankheit ist mit einer meningealen Lymphfunktionsstörung und einer Mikroglia-Aktivierung verbunden. Nat. Alter 2, 1–10 (2022).

Artikel Google Scholar

Stower, H. Meningeale Lymphgefäße im Alter und bei Alzheimer. Nat. Med. 24(12), 1781–1781 (2018).

PubMed Google Scholar

Proulx, ST Zerebrospinaler Flüssigkeitsabfluss: Ein Überblick über die historischen und zeitgenössischen Beweise für Arachnoidalzotten, perineurale Wege und durale Lymphgefäße. Zelle. Mol. Lebenswissenschaft. 78(6), 2429–2457 (2021).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Flurkey, KM, Currer, J. & Harrison, DE Kapitel 20 – Mausmodelle in der Alterungsforschung. in The Mouse in Biomedical Research (Fox, JG, Davisson, MT, Quimby, FW, Barthold, SW, Newcomer, CE, Smith, AL Hrsg.). 2. Aufl. 637–672 (Academic Press, 2007).

Park, JY et al. Vielseitige und fein abgestimmte Albumin-Nanoplattform basierend auf Klick-Chemie. Theranostik. 9, 3398–3409 (2019).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Nikolenko, VN et al. Aktuelles Verständnis der Drainagesysteme des Zentralnervensystems: Auswirkungen im Zusammenhang mit neurodegenerativen Erkrankungen. Curr. Neuropharmakol. 18(11), 1054–1063 (2020).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Petrova, TV & Koh, GY Biologische Funktionen von Lymphgefäßen. Science 369(6500), eaax4063 (2020).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Gu, X. et al. Entfernung von zwei organischen Nanopartikeln aus dem Gehirn über den paravaskulären Weg. J. Kontrolle. Veröffentlichung 322, 31–41 (2020).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Jacob, L. et al. Anatomie und Funktion des Lymphnetzwerks der Wirbelsäule bei Mäusen. Nat. Komm. 10(1), 1–16 (2019).

Artikel Google Scholar

Li, Q. et al. Ableitung alternder Astrozyten aus dem Gehirn über meningeale Lymphwege. Gehirnverhalten. Immun. 103, 85–96 (2022).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Cai, R. et al. Die panoptische Bildgebung transparenter Mäuse zeigt neuronale Projektionen im gesamten Körper und Schädel-Hirnhaut-Verbindungen. Nat. Neurosci. 22(2), 317–327 (2019).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Hsu, M. et al. Die durch Neuroinflammation induzierte Lymphangiogenese in der Nähe der Cribriforme-Platte trägt zur Drainage von ZNS-abgeleiteten Antigenen und Immunzellen bei. Nat. Komm. 10(1), 1–14 (2019).

Artikel Google Scholar

Yoffey, JM & Drinker, CK Der Lymphweg von Nase und Rachen: Die Absorption von Farbstoffen. J. Exp. Med. 68(4), 629 (1938).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Chen, J. et al. Meningeale Lymphgefäße beseitigen Erythrozyten, die bei einer Subarachnoidalblutung entstehen. Nat. Komm. 11(1), 1–15 (2020).

ADS Google Scholar

Virenque, A., Balin, R. & Noe, FM Dorsale Schädel-Meningeal-Lymphgefäße leiten nach einer intrazerebralen Blutung gelöste Blutstoffe ab. bioRxiv (2021).

Liu, X. et al. Subdurale Hämatome dringen über die meningealen Lymphgefäße in das extrakranielle Lymphsystem ein. Acta Neuropathol. Komm. 8(1), 1–11 (2020).

Artikel Google Scholar

Song, E. et al. Die VEGF-C-gesteuerte Lymphdrainage ermöglicht die Immunüberwachung von Hirntumoren. Nature 577(7792), 689–694 (2020).

Artikel ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Bolte, AC et al. Meningeale lymphatische Dysfunktion verschlimmert die Pathogenese traumatischer Hirnverletzungen. Nat. Komm. 11(1), 1–18 (2020).

Artikel Google Scholar

Mentis, AA, Dardiotis, E. & Chrousos, GP Apolipoprotein E4 und meningeale Lymphgefäße bei der Alzheimer-Krankheit: Ein konzeptioneller Rahmen. Mol. Psychiatrie 26, 1075–1097 (2021).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Wang, L. et al. Die Ligation tiefer Halslymphknoten verschlimmert die AD-ähnliche Pathologie von APP/PS1-Mäusen. Gehirnpathol. 29(2), 176–192 (2019).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Lee, Y. et al. Verbesserung der glymphatisch-lymphatischen Drainage von Beta-Amyloid durch fokussierten Ultraschall im Alzheimer-Krankheitsmodell. Wissenschaft. Rep. 10(1), 1–14 (2020).

Google Scholar

Li, MN et al. Kontinuierliche Theta-Burst-Stimulation erweitert die meningealen Lymphgefäße durch Hochregulierung von VEGF-C in den Hirnhäuten. Neurosci. Lette. 735, 135197 (2020).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Da Mesquita, S. et al. Meningeale Lymphgefäße beeinflussen die Mikroglia-Reaktionen und die Anti-Aβ-Immuntherapie. Nature 593(7858), 255–260 (2021).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Mestre, H. et al. Aquaporin-4-abhängiger glymphatischer Transport gelöster Stoffe im Gehirn von Nagetieren. Elife 7, e40070 (2018).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Smith, AJ, Yao, Elife 6, 27679 (2017).

Artikel Google Scholar

Hablitz, LM et al. Ein erhöhter glymphatischer Zustrom korreliert mit einer hohen EEG-Delta-Leistung und einer niedrigen Herzfrequenz bei Mäusen unter Narkose. Sci Adv. 5, 5447 (2019).

Artikel ADS Google Scholar

Benveniste, H. et al. Eine Anästhesie mit Dexmedetomidin und niedrig dosiertem Isofluran erhöht im Vergleich zu hochdosiertem Isofluran den Transport gelöster Stoffe über den glymphatischen Weg im Gehirn von Ratten. Anesthesiology 127(6), 976–988 (2017).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Benveniste, H., Heerdt, PM, Fontes, M., Rothman, DL & Volkow, ND Funktion des glymphatischen Systems in Bezug auf Anästhesie und Schlafzustände. Anästhesie. Analg. 128(4), 747–758 (2019).

Artikel PubMed Google Scholar

Cai, X. et al. Darstellung der Auswirkung des zirkadianen Hell-Dunkel-Zyklus auf das glymphatische System bei wachen Ratten. Proz. Natl. Acad. Wissenschaft. 117(1), 668–676 (2020).

Artikel ADS CAS PubMed Google Scholar

Hosang, L. et al. Das Lungenmikrobiom reguliert die Autoimmunität des Gehirns. Nature 603(7899), 138–144 (2022).

Artikel ADS CAS PubMed Google Scholar

Esterházy, D. et al. Die kompartimentierte Darmlymphknotendrainage bestimmt die adaptive Immunantwort. Nature 569(7754), 126–130 (2019).

Artikel ADS PubMed PubMed Central Google Scholar

Natale, G. et al. Glymphatisches System als Tor zur Verbindung der Neurodegeneration von der Peripherie mit dem ZNS. Vorderseite. Neurosci. 15, 639140 (2021).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Koh, L., Zakharov, A. & Johnston, M. Integration des Subarachnoidalraums und der Lymphgefäße: Ist es an der Zeit, ein neues Konzept der Liquorabsorption anzunehmen? Cerebrospinalflüssigkeit Res. 2, 1–11 (2005).

Artikel Google Scholar

Kida, S., Pantazis, AWRO & Weller, RO Liquor fließt direkt aus dem Subarachnoidalraum in die nasalen Lymphgefäße der Ratte. Anatomie, Histologie und immunologische Bedeutung. Neuropathol. Appl. Neurobiol. 19(6), 480–488 (1993).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Miura, M., Kato, S. & von Lüdinghausen,. Lymphdrainage der Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit aus den Rückenmarkshäuten von Affen unter besonderer Berücksichtigung der Verteilung der epiduralen Lymphgefäße. Bogen. Histo. Zytol. 61(3), 277–286 (1998).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Bozanovic-Sosic, R., Mollanji, R. & Johnston, MG Wirbelsäulen- und kraniale Beiträge zum gesamten Liquortransport. Bin. J. Physiol.-Regulat. Integr. Komp. Physiol. 281(3), R909–R916 (2001).

Artikel CAS Google Scholar

Kutomi, O. & Takeda, S. Identifizierung von lymphatischem Endothel im kranialen Arachnoidalgranulations-ähnlichen Duralspalt. Microscopy 69(6), 391–400 (2020).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Møllgård, K. et al. Ein Mesothel unterteilt den Subarachnoidalraum in funktionelle Kompartimente. Science 379(6627), 84–88 (2023).

Artikel ADS PubMed Google Scholar

Shang, T., Liang, J., Kapron, CM & Liu, J. Pathophysiologie gealterter Lymphgefäße. Altern (Albany NY) 11(16), 6602 (2019).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Antila, S. et al. Entwicklung und Plastizität meningealer Lymphgefäße. J. Exp. Med. 214, 3645–3667 (2017).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Wang, X. et al. Ein okuläres glymphatisches Clearance-System entfernt β-Amyloid aus dem Nagetierauge. Wissenschaft. Übers. Med. 12, 3210 (2020).

Artikel Google Scholar

Iliff, JJ et al. Durch kontrastmittelverstärkte MRT erfasster gehirnweiter Weg zur Abfallbeseitigung. J. Clin. Investieren. 123, 1299–1309 (2013).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Iliff, JJ et al. Eine Beeinträchtigung der glymphatischen Bahnfunktion fördert die Tau-Pathologie nach einer traumatischen Hirnverletzung. J. Neurosci. 34, 16180–16193 (2014).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Xie, L. et al. Schlaf treibt die Clearance von Metaboliten aus dem erwachsenen Gehirn voran. Wissenschaft 342, 373–377 (2013).

Artikel ADS CAS PubMed Google Scholar

Achariyar, TM et al. Die glymphatische Verteilung von Liquor-abgeleitetem ApoE im Gehirn ist isoformenspezifisch und wird bei Schlafentzug unterdrückt. Mol. Neurodegener. 11, 74 (2016).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Gaberel, T. et al. Beeinträchtigte glymphatische Perfusion nach Schlaganfällen durch kontrastmittelverstärkte MRT aufgedeckt: Ein neues Ziel für die Fibrinolyse? Strich 45, 3092–3096 (2014).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Wu, PC et al. Die Modulation der Magnetfeldverteilung intrathekal verabreichter Ketorolac-Eisenoxid-Nanopartikel-Konjugate führt zu einer hervorragenden Analgesie bei chronischen Entzündungsschmerzen. J. Nanobiotechnologie. 16(1), 49 (2018).

Artikel Google Scholar

Referenzen herunterladen

Wir danken Herrn SJ Kwon und Herrn J Park für ihre technische Unterstützung.

Diese Arbeit wurde durch Zuschüsse der National Research Foundation of Korea (NRF) der koreanischen Regierung (MSIP) finanziert (Nr. 2017M3C7A1048079, Nr. 2020R1A2C2101069 und Nr. 2017R1A5A1015626).

Abteilung für Nuklearmedizin, College of Medicine, Seoul National University, Seoul, Korea

Azmal Sarker, Minseok Suh, Ji Yong Park, Yun-Sang Lee und Dong Soo Lee

Abteilung für Nuklearmedizin, Seoul National University Hospital, Seoul, Korea

Minseok Suh, Yoori Choi, Ji Yong Park, Yun-Sang Lee und Dong Soo Lee

Biomedizinisches Forschungszentrum, Seoul National University Hospital, Seoul, Korea

Minseok Suh & Yoori Choi

Abteilung für Molekulare Medizin und Biopharmazeutische Wissenschaften, Graduate School of Convergence Science and Technology, Seoul National University, Seoul, Korea

Yoori Choi & Dong Soo Lee

Medizinisches Forschungszentrum, College of Medicine, Seoul National University, Seoul, Korea

Dong Soo Lee

Medizinische Wissenschaft und Technik, School of Convergence Science and Technology, Pohang University of Science and Technology (POSTECH), Pohang, Korea

Dong Soo Lee

Sie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchen

Sie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchen

Sie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchen

Sie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchen

Sie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchen

Sie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchen

AS: Methodik; Untersuchung; Visualisierung; Schriftlicher Originalentwurf. MS: Konzeptualisierung; Methodik; Untersuchung; Visualisierung; Aufsicht; Schreiben – Originalentwurf; Schreiben, Rezensieren und Bearbeiten. YC: Methodik; Untersuchung; Aufsicht. JY Park: Methodik; Untersuchung. YSL: Methodik; Untersuchung. DSL: Konzeptualisierung; Methodik; Untersuchung; Visualisierung; Akquise von Fördermitteln; Projektverwaltung; Aufsicht; Schreiben – Originalentwurf; Schreiben, Rezensieren und Bearbeiten.

Korrespondenz mit Minseok Suh oder Dong Soo Lee.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

Springer Nature bleibt neutral hinsichtlich der Zuständigkeitsansprüche in veröffentlichten Karten und institutionellen Zugehörigkeiten.

Zusatzvideo 1.

Zusatzvideo 2.

Open Access Dieser Artikel ist unter einer Creative Commons Attribution 4.0 International License lizenziert, die die Nutzung, Weitergabe, Anpassung, Verbreitung und Reproduktion in jedem Medium oder Format erlaubt, sofern Sie den/die ursprünglichen Autor(en) und die Quelle angemessen angeben. Geben Sie einen Link zur Creative Commons-Lizenz an und geben Sie an, ob Änderungen vorgenommen wurden. Die Bilder oder anderes Material Dritter in diesem Artikel sind in der Creative-Commons-Lizenz des Artikels enthalten, sofern in der Quellenangabe für das Material nichts anderes angegeben ist. Wenn Material nicht in der Creative-Commons-Lizenz des Artikels enthalten ist und Ihre beabsichtigte Nutzung nicht durch gesetzliche Vorschriften zulässig ist oder über die zulässige Nutzung hinausgeht, müssen Sie die Genehmigung direkt vom Urheberrechtsinhaber einholen. Um eine Kopie dieser Lizenz anzuzeigen, besuchen Sie http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Nachdrucke und Genehmigungen

Sarker, A., Suh, M., Choi, Y. et al. Die intrathekale [64Cu]Cu-Albumin-PET zeigt einen altersbedingten Rückgang der Lymphdrainage der Liquor cerebrospinalis. Sci Rep 13, 12930 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-39903-y

Zitat herunterladen

Eingegangen: 18. März 2023

Angenommen: 01. August 2023

Veröffentlicht: 09. August 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-39903-y

Jeder, mit dem Sie den folgenden Link teilen, kann diesen Inhalt lesen:

Leider ist für diesen Artikel derzeit kein Link zum Teilen verfügbar.

Bereitgestellt von der Content-Sharing-Initiative Springer Nature SharedIt

Durch das Absenden eines Kommentars erklären Sie sich damit einverstanden, unsere Nutzungsbedingungen und Community-Richtlinien einzuhalten. Wenn Sie etwas als missbräuchlich empfinden oder etwas nicht unseren Bedingungen oder Richtlinien entspricht, kennzeichnen Sie es bitte als unangemessen.