超声波提高了大脑的垃圾清理系统

像体内的淋巴系统,大脑中glymphatic系统清除代谢废物和分配营养和其他重要的化合物。障碍在这个系统可能导致脑部疾病,如神经退行性疾病和中风。

一组研究人员在麦凯维圣路易斯华盛顿大学的工程学院药物,已经找到了一种无创检查方法影响glymphatic运输使用聚焦超声波,打开机会使用的方法进一步研究脑部疾病和大脑功能。结果发表在《工作美国国家科学院院刊》上5月15日。

香港陈麦凯维工程副教授,生物医学工程和神经外科医学院和她的团队,包括Dezhuang(夏天),博士后研究助理,和Si(斯泰西)陈前博士后研究助理,聚焦超声发现了第一个直接证据,结合循环微气泡——他们叫FUSMB技术——可能机械地加强在老鼠大脑glymphatic运输。

聚焦超声波可以穿透头皮和颅骨到达大脑和精确目标定义区域在大脑。在以往的研究中,陈的研究小组发现,微气泡注入血液中放大超声波的影响血管和生成一个泵作用,这有助于积累的鼻内交付代理在大脑中,如药物或基因疗法治疗。

“鼻内交付提供了一个新颖的、非侵入性的路线调查glymphatic通路在完整的大脑,”陈说。”这条路线调查glymphatic运输有可能被利用在人类glymphatic函数的研究中,目前没有限制的无创性方法访问glymphatic系统”。

在这项新的研究中,团队管理的荧光标记示踪鼻内。然后他们管理聚焦超声波在大脑深处针对微泡造影剂的各种静脉注射后丘脑。当他们的脑组织进行了3 d成像在治疗方面,他们发现FUSMB提高传输的示踪剂血管周的空间。

他们比较这三个对照组聚焦超声波的各种组合,微型气泡和示踪剂。所有的老鼠的三个对照组显示示踪积累低,验证团队,增强的示踪剂运输与微气泡聚焦超声的结果。

为了进一步验证他们的结果,他们使用FUSMB治疗脑脊髓液直接注入示踪剂后,入侵而常用的方法。他们发现FUSMB也提高了交通聚焦超声靶向示踪剂沿血管的大脑网站约两到三倍比一道边。

“不管示踪剂是通过鼻内或注入路线,FUSMB持续改进glymphatic运输,”叶说。“我们的研究使用共焦显微镜成像结合脑组织清算取得直接证据明确证明FUSMB增强glymphatic标记蛋白质运输代理在老鼠。”

团队还调查了各种类型的船舶,包括小动脉,毛细血管和小静脉,促进FUSMB-enhanced运输的示踪剂同时使用鼻内和注入示踪剂的交付。他们看到改进glymphatic运输小动脉和毛细血管的示踪剂两种类型的交付。他们发现,荧光强度沿细动脉高于毛细血管和小静脉。

“这项研究打开新的机会使用超声波作为非侵入性和非药物方法结合微气泡操纵glymphatic运输,”叶说。“集中ultrasound-activated微气泡有承诺加强在大脑和废物清除潜在的缓解脑部疾病所致glymphatic系统功能障碍。”

陈先生说现在的团队将专注于应用这种非侵入性和非药物方法对大脑浪费间隙可能对抗神经退行性疾病,如阿尔茨海默病和帕金森疾病。

参考:你们D,陈年代,刘Y, et al。机械操纵glymphatic运输超声波结合微气泡。PNAS。2023;120 (21):e2212933120。doi:10.1073 / pnas.2212933120

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