非侵入性机械刺激增强颈淋巴系统促进脑脊液引流:衰老小鼠功能修复新策略

【字体: 时间:2025年06月05日 来源:Nature 50

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  这篇开创性研究揭示了脑脊液(CSF)通过颈浅表淋巴管(scLVs)向颌下淋巴结(smLN)的完整引流路径,证实机械刺激可通过完整皮肤使衰老小鼠CSF引流量倍增。研究团队运用Prox1-GFP淋巴报告基因小鼠和荧光示踪技术,首次绘制出CSF从颅底脑膜淋巴管→颅外眶周/嗅区/鼻咽/硬腭淋巴管→平滑肌包裹的scLVs→smLN的解剖通路。特别值得注意的是,该研究开发的力控机械装置通过调控NOS3/eNOS信号通路,成功逆转了衰老相关的淋巴引流障碍,为神经退行性疾病治疗提供了全新非药物干预方案。

  

Increased CSF drainage by non-invasive manipulation of cervical lymphatics

Abstract
脑脊液(CSF)在脑部蛛网膜下腔通过颈部淋巴结引流的过程及其调控机制长期存在认知空白。本研究利用Prox1-GFP淋巴报告基因小鼠结合荧光示踪技术,系统描绘了CSF经颅底脑膜初始淋巴管→颅外眶周、嗅区、鼻咽及硬腭淋巴管→平滑肌包裹的颈浅表淋巴管(scLVs)→颌下淋巴结的完整通路。成年小鼠中,相当比例的CSF通过该通路引流,而衰老小鼠因鼻粘膜和硬腭淋巴管减少出现引流障碍。研究发现衰老小鼠scLVs内皮细胞NOS3(编码内皮型一氧化氮合酶eNOS)表达增加但eNOS蛋白减少,导致一氧化氮信号受损。通过皮肤无创施加机械力可使衰老小鼠CSF引流量倍增,有效纠正引流障碍。这种干预主要通过压缩scLVs实现,对其自发性收缩影响较小。

Main
CSF具有机械保护作用,并能清除中枢神经系统中的神经递质、代谢物及β淀粉样蛋白等病理产物。既往研究表明CSF引流减少可能与阿尔茨海默病等神经退行性疾病相关,但相关机制和治疗策略仍不明确。本研究首次系统阐明了scLVs在CSF引流中的关键作用。

CSF outflow via scLVs
小鼠颈部淋巴系统包含引流至颌下淋巴结的scLVs和引流至颈深淋巴结的dcLV。77只Prox1-GFP小鼠解剖显示,颌下附属淋巴结存在三种解剖变异。通过cisterna magna注入四甲基罗丹明标记葡聚糖(TMR-dextran)证实,CSF主要通过scLV-1和scLV-2引流至颌下淋巴结,而scLV-3则引流口腔底部淋巴。值得注意的是,scLVs具有典型的淋巴管节段结构,中段α平滑肌肌动蛋白(αSMA)覆盖度高于瓣膜区,这种特征与"淋巴泵"功能相符。

Upstream connections of the scLV
示踪实验揭示了scLV-1和scLV-2的上游连接:scLV-1接收经眶裂穿出的脑膜淋巴管→眶周淋巴管的CSF;scLV-2则接收经筛板穿出的嗅球旁脑膜淋巴管→鼻粘膜淋巴管的CSF。硬腭淋巴丛具有独特的瓣膜结构但缺乏平滑肌覆盖,其节律性运动可能促进CSF引流。食蟹猴实验证实该通路在灵长类中保守存在。

Ageing reduces CSF drainage via the scLV
衰老小鼠表现出明显的CSF引流障碍:鼻粘膜淋巴管面积减少80%,硬腭淋巴管瓣膜数量减少43-71%。虽然scLVs的收缩功能保持完好,但对一氧化氮供体NONOate的舒张反应减弱。单细胞测序显示衰老小鼠scLVs内皮细胞中NOS3表达增加但eNOS蛋白减少,这种"转录-翻译解偶联"现象可能是功能受损的关键机制。

Transcriptomic changes in the scLV with ageing
单细胞RNA测序(scRNA-seq)分析发现,衰老小鼠scLVs内皮细胞出现独特的NOS3high
亚群,该群体高表达SPARC、IGFBP6等衰老相关基因。基因本体分析显示一氧化氮生物合成相关通路显著改变。值得注意的是,衰老小鼠scLVs周围成纤维细胞中POSTN(periostin)表达显著增加,提示微环境纤维化可能参与功能调控。

Mechanical manipulation increases CSF drainage
研究团队开发了力控机械刺激装置,精确施加0.01-0.02 kgf的轻度刺激可使CSF引流量增加2-3倍。这种效应依赖于完整的一氧化氮信号,因为NOS抑制剂L-NAME可阻断31%的刺激效应。特别重要的是,该干预能使衰老小鼠的CSF引流恢复至接近年轻水平,且连续4天干预仍保持效果。

Discussion
本研究首次阐明scLVs作为CSF引流关键通路的解剖与功能特征,并开发出无创机械干预策略。该发现为阿尔茨海默病等神经退行性疾病的治疗提供了新思路:通过调控颈部淋巴管功能来增强CSF清除能力。相比基因治疗和药物干预,机械刺激具有无创、可控、副作用小等独特优势,具有重要转化医学价值。未来研究需进一步明确最佳干预参数和长期效果,并探索其在其他神经系统疾病中的应用潜力。

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