Euro Radio：脑实质血管系统在脑脊液示踪剂清除中的作用

在动物研究中，脑废物清除障碍（CWC）与广泛的生理和病理生理的神经病症有关，使其成为研究的重点和重要领域。过去十年的研究从根本上改变了传统的脑脊液(CSF)流体力学模型，并形成了一个将脑间液(ISF)排出脑外系统的概念体系，这个系统被称为脑脊液系统。很大一部分蛛网膜下腔CSF通过动脉周围途径进入间质，并与ISF交换（CSF-ISF交换）。由于脑实质的独特解剖结构，生化惰性废物（如MRI造影剂）只能通过两种可能的途径清除：脑脊液（CSF）途径以及血管途径。

除CSF途径外，血管系统也可在CWC中发挥辅助作用。100多年前，Weed等人发表了将血管系统作为非特异性物质通过蛛网膜颗粒的主要CWC途径的观点。对这一概念提出挑战的是利用分子和细胞生物学以及神经影像学的新见解，这些见解表明，通过蛛网膜颗粒将分子从CSF直接转移到静脉系统是有争议的。一些研究清楚地表明，除了蛛网膜颗粒外，还有大分子从脑实质快速转运到血流中。然而，这些研究不能确定血管系统对CWC的贡献。因此，关于CWC的一个关键问题仍有争议。同时，关于血管系统中的物质如何进入大脑的研究远远多于关于物质如何通过血管途径从大脑中清除的研究。

回答这个问题的主要挑战在于需要一种成像工具，定量地测量微血管及其周围的示踪剂流入和流出。为了解决这一关键需求，发表在European Radiology杂志的一项研究使用了超顺磁性氧化铁（SPIO）增强磁敏感加权成像（SWI，SPIO-SWI）来研究这一问题。SPIO-SWI方法利用了SWI膨胀效应（磁场梯度的存在造成的局部信号损失）和SPIO对比剂的高磁敏感性，以显著提高亚像素微血管的检测灵敏度，探讨了脑实质中的磁共振示踪剂是否能够直接进入脑实质血管系统并在脑膜内输注（ICM）的情况，为临床进一步明确这一过程的病理生理提供了影像学参考依据。
本项研究使用超顺磁氧化铁增强磁敏感加权成像（SPIO-SWI）和QSM方法，同时研究了26只大鼠的实质静脉、动脉及其相应的血管旁间隙的7T磁共振信号变化，并在大肠内注入不同的CSF示踪剂（FeREX、Ferumoxytol、Fe-Dextran）后，定量地确定动脉和静脉中的示踪剂数量。 
本项研究观察到，在ICM输注不同浓度的铁MRI示踪剂后，实质静脉系统参与了CSF示踪剂的清除。注射75μg铁时，实质静脉的参与更为明显。在实质静脉中，与基线相比，在示踪剂注入后15分钟，磁敏感性的相对平均值（±SE）增加了13.5（±1.0）%（p < 0.01），在示踪剂注入后45分钟增加了33.6（±6.7）%（p = 0.01）。与实质静脉相比，进入实质动脉的CSF示踪剂数量可忽略不计。与基线相比，示踪剂输注后15分钟时为1.3（±2.6）%（p = 0.6），而示踪剂输注后45分钟时为12（±19）%（p = 0.5）。 

图  75μg（Fe）FeREX在QSM中的时间性相对变化。75 μg (Fe) FeREXTM (100 nm)CSF示踪剂在颈周动脉（azp）和颈内静脉（azicv）的QSM相对变化（%），表明CSF示踪剂在azicv存在，但在75 μg (Fe)时不在azp。a 在CSF示踪前、15分钟后和45分钟后的大鼠矢状面QSM图像的示例，显示有代表性的静脉（azicv，箭头为蓝色并向上）和动脉（azp，箭头为红色并向下）。 b 选择实质动脉（azp）和静脉（azciv）的QSM随时间变化的百分比图（n=5）

本项研究表明，使用最先进的铁基造影剂MR成像技术，我们不仅观察到了MRI CSF示踪剂进入实质静脉，同时显示出了实质静脉系统对这些示踪剂在脑内清除的贡献。这些结果挑战了人们对蛛网膜颗粒在CWC中作用的传统认识。总之本研究表明，实质静脉系统直接参与了CWC，并补充了既定的CSF途径。

原文出处：

Jiani Hu,Yimin Shen,Lara M Fahmy,et al.The role of the parenchymal vascular system in cerebrospinal fluid tracer clearance.DOI:10.1007/s00330-022-09022-9