脑膜淋巴管的三维活体高分辨率光声追踪

脑膜淋巴管的发现改变了人们对中枢神经系统免疫豁免和代谢废物清除机制的认识。这些淋巴管在调节脑脊液循环、通过连接颈部淋巴结将大分子、废物和多余液体从中枢神经系统引流到外周方面发挥着关键作用。尽管对脑膜淋巴管的研究尚处于探索和学习阶段，但其对于中枢神经系统代谢废物清除的重要性已日益凸显。目前，对于脑膜淋巴管如何通过调节脑脊液循环清除脑内代谢废物的完整理解还存在空白。脑膜淋巴管的形态和功能差异可能与一些脑神经系统疾病的发生发展密切相关。通过从全脑角度对脑膜淋巴管进行高分辨率成像，可以加深对脑免疫功能的复杂性的理解，为中枢神经系统相关疾病的治疗提供重要意义。然而，脑膜淋巴管的体内可视化不仅需要高分辨率成像，还需要覆盖整个大脑的大视野，这是一个巨大的挑战。

基于此，研究团队提出了一种脑膜淋巴管在体三维高分辨率可视化技术方法。该方法通过设计双对比功能光声显微镜(图1)，实现了小鼠脑膜淋巴管与脑血管在体三维共定位成像，显微镜扫描范围覆盖小鼠整个脑横切面，提供8.9μm和6.1μm的双对比横向分辨率。研究团队利用脑膜淋巴管对大分子的引流特性，将染料吲哚菁绿负载于卵清蛋白上，形成大分子示踪剂。此示踪剂注入脑脊液后，通过脑膜淋巴管的引流功能排出，研究团队对此过程进行跟踪监测，获得脑淋巴在体光声三维高分辨率成像结果。同时，利用内源性造影剂血红蛋白对脑血管进行成像。基于光声共焦特征的显微镜具有3.75mm的深度成像能力，可以实现光声三维成像结果的深度分层，区分深度位置，从而提取位于硬脑膜上的脑膜淋巴管和位于脑实质内的淋巴通路图像(图2)。

利用该显微镜，研究团队对小鼠脑膜淋巴管进行了开创性的观察和研究。通过观察阿尔茨海默病模型小鼠和正常小鼠的脑膜淋巴管，发现在阿尔茨海默病的早期病程中，脑膜淋巴管的功能已明显受损，引流量减少约70%。随着病情的进展，脑膜淋巴引流量持续减少。研究结果显示，引流量的减少与淋巴功能基因表达的减少有关，而这可能与淀粉样蛋白的沉积导致脑膜淋巴管功能受损有关(图3)。

本研究实现了脑膜淋巴管与脑血管在体三维共定位的高分辨率可视化，成功区分并提取出脑膜淋巴管在三维成像结果中的分布，解决了传统技术无法对脑膜淋巴管进行大视野成像的技术难题。本研究证明该系统可以在保持高分辨率的情况下动态监测脑脊液引流情况，并发现在阿尔茨海默病早期(5-6个月)脑膜淋巴管功能受损，这一现象比传统免疫荧光成像方法(12-13个月)发现得更早，提前了脑膜淋巴管功能的检测窗口期。这一发现为早期阿尔茨海默病的诊断和治疗提供了新的方向和视角。此外，该方法在大视野下实现的特异性、高分辨率、立体的形态和功能成像对脑膜淋巴管在体基础应用研究具有重要意义。该技术还为脑膜淋巴管相关疾病的诊断和治疗提供了新的工具，为理解脑引流机制开辟了新的视野。