光声成像技术助力脑淋巴功能检测：炎症模型中的新发现

Photoacoustic detecting of brain lymphatic dysfunction in inflammatory models

Meng Wang, Dan Wang, Zhigang Wang, Wenbin Shi, and Zhiyang Wang

在健康科学领域，脑淋巴系统的功能对于维持大脑稳态、清除代谢废物以及调节神经炎症至关重要。然而，这一系统的功能障碍与多种神经退行性疾病密切相关，例如阿尔茨海默病和帕金森病。今天，我们将为您解读一篇发表在《Journal of Innovative Optical Health Sciences》上的最新研究论文，介绍光声成像技术如何助力脑淋巴功能的研究。

在最新的研究中，来自华南师范大学的王志阳副研究员团队利用双对比功能光声显微镜（Dual-contrast functional photoacoustic microscopy, DCF-PAM），探索了由脂多糖（LPS）诱导的中枢神经系统炎症对脑淋巴功能的影响，以及 P2X7 受体拮抗剂的潜在保护作用。研究发现，LPS 干预导致脑膜淋巴管功能受损，而 P2X7 受体拮抗剂能够部分恢复其功能，对脑淋巴系统和脑血管的影响较小。这一研究进一步证实了光声显微镜在评估脑淋巴功能方面的可行性，并强调了 P2X7 受体拮抗剂的治疗潜力。这些发现表明，P2X7 受体可能是调节脑-淋巴相互作用的关键靶点，为开发干预神经炎症和神经退行性疾病的策略提供了实验基础。

Fig.1Schematic illustration of the DCF-PAM system

图 2展示 LPS 对脑淋巴功能的影响以及 P2X7 受体拮抗剂的保护作用。通过光声显微镜成像，研究人员观察到 LPS 处理的小鼠脑膜淋巴管（mLVs）信号显著减弱，结构紊乱，而 P2X7 受体拮抗剂处理后，这些损伤得到了部分修复。这表明 LPS 诱导的炎症反应对脑膜淋巴管功能有显著的负面影响，而 P2X7 受体拮抗剂具有一定的保护作用。

Fig. 2. DCF-PAM reveals the protective effect of the P2X7R antagonist against LPS-induced brain lymphatic dysfunction.

图 3展示定量分析脑膜淋巴管信号强度的变化，直观展示 LPS 和 P2X7 受体拮抗剂的作用效果。定量分析显示，LPS 处理后脑膜淋巴管的信号强度下降了约 50%，而 P2X7 受体拮抗剂处理后，信号强度恢复了约 30%。这进一步证实了 P2X7 受体拮抗剂对脑膜淋巴管功能的保护作用。

Fig. 3. Alterations in the CVs, GS, and mLVs reflect the regulatory effects of the P2X7R antagonist on LPS-induced brain lymphatic dysfunction.

主要创新点

●利用宽场活体双对比功能光声显微成像技术，同时实现了对脑膜淋巴管、胶质淋巴通路与脑血管的高分辨率成像。

●揭示了P2X7受体拮抗剂对 LPS 诱导的脑膜淋巴管功能障碍的保护作用，为神经炎症治疗提供了新的靶点。

应用前景：这项研究不仅为脑淋巴功能的研究提供了新的技术手段，还为开发针对神经炎症和神经退行性疾病的干预策略提供了理论支持。光声成像技术凭借其高分辨率和实时成像的优势，有望在未来的临床诊断和治疗监测中发挥重要作用，特别是在早期检测和干预神经退行性疾病方面。

图 4展示 P2X7 受体拮抗剂对脑淋巴功能的保护作用，特别是对脑膜淋巴管的修复效果，通过在体成像技术，研究人员观察到 P2X7 受体拮抗剂处理后，颈部淋巴结的信号强度和结构得到了显著改善，这表明 P2X7 受体拮抗剂能够部分恢复 LPS 诱导的脑淋巴功能障碍。

Fig. 4. In vivo imaging reveals the protective effect of the P2X7R antagonist against LPS-induced brain lymphatic dysfunction.

图 5展示 P2X7 受体拮抗剂对炎症反应的抑制作用，特别是对小胶质细胞激活的影响。免疫荧光分析显示，P2X7 受体拮抗剂显著抑制了 LPS 诱导的小胶质细胞过度激活，减少了炎症因子的积累，从而改善了脑膜淋巴管的结构和功能。

Fig. 5. JNJ alleviates LPS-induced inflammation in mice.

结语

随着光学健康科学的不断发展，光声成像技术为脑淋巴功能的研究带来了新的突破。这篇论文不仅展示了光声显微镜在脑淋巴系统研究中的应用潜力，还为未来的神经科学和临床医学研究提供了新的思路和方法。我们期待这一领域的更多创新成果能够转化为实际的医疗应用，为人类健康带来福祉。

通讯作者简介

王志阳，华南师范大学光电科学与工程学院副研究员，主要从事多模态光声显微成像技术研发，围绕大脑微环境时空发展特性，探究脑脉管系统结构与功能参数和血脑屏障、神经退行性疾病等脑疾病的关联性，发展新型光学与声学脑神经调控技术。

更多详情见https://ose.scnu.edu.cn/a/20241121/132.html