Impaired cerebrospinal fluid circulation and cerebral lymphatic drainage in a rat model of chronic hydrocephalus
- 김소영
- 7일 전
- 2분 분량
Dong Bin Back, Bo-Ryoung Choi, Kyoung Ja Kwon, Dong-Hee Choi, Chan Young Shin,
Jongmin Lee and Hahn Young Kim
Frontiers in Molecular Neuroscience, 19 February 2025
Abstract:
The cerebrospinal fluid (CSF) not only protects the brain but also maintains homeostasis by removing metabolic waste produced by brain activity. This study hypothesizes that chronic CSF circulatory dysfunction, such as chronic hydrocephalus or normal pressure hydrocephalus (NPH), may be a critical condition in neurodegenerative diseases associated with metabolic waste accumulation. To investigate the CSF circulation and cerebral lymphatic drainage in a rat model of chronic hydrocephalus induced by kaolin injection, we performed time-dependent evaluations of intraparenchymal injection of tracers as well as intraventricular injection of Evans blue. The study systemically evaluated the dysfunction of CSF circulation and lymphatic drainage in the brain from various perspectives, including the glymphatic system, transependymal CSF flow, subarachnoid CSF flow, meningeal lymphatic drainage, and peripheral lymphatic drainage to deep cervical lymph nodes. The results indicated delayed CSF circulation, including glymphatic system, and cerebral lymphatic drainage in the kaolin-induced chronic hydrocephalus model. Based on these findings, our research indicated that dysfunction of CSF circulation, as observed in conditions such as chronic hydrocephalus or NPH, may act as an initiating or exacerbating factor in neurodegenerative diseases. This can lead to the accumulation of metabolic waste, as seen in Alzheimer’s disease. Our research can help identify risk factors and provide insight into the underlying pathophysiology of neurodegenerative diseases, which may lead to the development of novel therapeutic strategies.
한글 초록 요약본:
뇌척수액 (CSF)은 뇌를 보호하고 대사 노폐물 제거를 통해 뇌의 항상성을 유지하는 데 핵심적인 역할을 함. 본 연구는 만성 수두증 상태에서 CSF 순환과 뇌 림프 배출 기능이 어떻게 저하되는지를 알아보기 위해 kaolin을 cisterna magna에 주입해 수두증을 유도한 랫드 모델을 사용함. 다양한 tracer와 evans blue를 이용한 실험에서 glymphatic 시스템, transependymal 흐름, 지주막하 공간 흐름, 수막 림프계 및 경부 림프절로의 배출이 모두 지연되거나 저하됨을 확인함. 이러한 CSF 순환 및 림프 배출 장애는 알츠하이머 병과 같은 신경퇴행성 질환의 병태생리에 기여할 수 있으며, 새로운 치료적 접근의 단서를 제공함.
한글 논문 요약본 (Intro, Methods, Results)
1) Introduction: 뇌척수액 (CSF)은 단순한 물리적 보호를 넘어, 뇌 대사 호라동에서 생성된 노폐물 제거라는 중요한 역할을 담당함. 특히 최근에는 glymphatic 시스템과 수막 림프관이 이 배출 경로에서 핵심적임이 밝혀지고 있음. 정상압 수두증 (NPH)과 같은 만성 수두증은 이러한 CSF 순환 장애와 밀접한 관련이 있으며, 이는 알츠하이머 병과 같은 신경퇴행성 질환의 원인 또는 악화 요인이 될 수 있음. 본 연구에서는 Kaolin을 cisterna magna에 주입하여 수두증을 유도한 랫드 모델을 기반으로, glymphatic 시스템, transependymal 흐름, 지주막하 공간 흐름, 수막 림프 배출 및 경부 림프절 배출까지 CSF 순환 경로를 전반적으로 분석함.
2) Methods
모델 유도: Wistar 랫드에 kaolin (60ul)을 cisterna magna에 주입하여 8주간 만성 수두증을 유도.
행동 분석: Beam walking test를 통해 운동 장애 평가
추적자 주입: TR-d3/FITC-d40을 뇌 실질에 주입하여 glymphatic 시스템 분석, EB (evans blue)를 뇌실에 주입하여 CSF 흐름 분석
면역조직화학 분석: GFAP, Iba1, AQP4, LYVE1, COLIV 항체를 이용해 신경 염증 및 수막 림프관 관찰
영상 분석: confocal 현미경 및 3D z-stack을 활용하여 EB 퍼짐, AQP4 분극, 림프절 염색 면적 등을 정량 분석
3) Results
3-1) 뇌실 확장 및 운동 장애
-수두증 유도 후 뇌실 용적이 유의미하게 증가했고, beam walking test에서 운동 능력 저하 확인됨.
-Forelimb 우세 사용 등 이상 보행 패턴이 8주간 지속
3-2) 신경 염증 및 AQP4 변화
-GFAP, Iba1 양성 세포가 수막 및 뇌실 주변에서 증가
-AQP4의 분극 감소 (depolarization)와 발현 증가가 뚜렷하게 나타남.
3-3) Glymphatic 시스템 장애
-CSF tracer (TR-d3, FITC-d40)의 확산이 지연되고 감소함.
-이는 glymphatic 흐름이 저해되었음을 의미함.
3-4) Transependymal 및 subarachnoid 흐름 저하
-EB의 transependymal, subarachnoid 공간으로의 이동이 CH 그룹에서 현저히 감소됨.
-정상군에서는 3시간 후 넓게 확산되었다가 24시간 후 사라졌으나, CH 그룹은 확산 자체가 저조함.
3-5) 수막 림프계 및 경부 림프절 배출 저하
-수막의 LYVE+ 림프관에서 EB 이동이 CH 그룹에서는 거의 관찰되지 않음.
-경부 림프절로의 EB 이동도 시간이 지나도 현저히 낮음.
