本实验方案展示了一种深部颈淋巴管插管大鼠模型,可实现对头部区域淋巴引流的直接且定量的评估。该模型有助于深入分析中枢神经系统(CNS)来源的溶质、免疫细胞群体,以及靶向中枢神经系统的治疗药物的分布与清除情况。
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本实验方案展示了一种深部颈淋巴管插管大鼠模型,可实现对头部区域淋巴引流的直接且定量的评估。该模型有助于深入分析中枢神经系统(CNS)来源的溶质、免疫细胞群体,以及靶向中枢神经系统的治疗药物的分布与清除情况。
淋巴液从中枢神经系统(CNS)通过一系列淋巴管(LVs)和淋巴结汇流至颈淋巴管。除了维持体液平衡外,这些淋巴管在运输多种物质中发挥关键作用,包括内源性代谢物、信号分子、免疫细胞以及小分子和大分子药物。这对于颅内(如脑)和颅外区域(如鼻腔和口腔)的生理稳态及免疫功能至关重要。脑部淋巴引流功能受损已 increasingly 被证实与多种神经及神经退行性疾病相关。颈淋巴管插管技术可实现头颈部及脑部引流淋巴液的采集,从而测定各类物质经淋巴系统运输的浓度与速率。此外,还可评估不同刺激因素(如药物、应激、创伤)和疾病状态(如脑卒中、感染、阿尔茨海默病)下这些参数的变化。本文介绍一种麻醉状态下建立的深部颈淋巴管插管大鼠模型,可在术后持续数小时收集淋巴液。该方法可与成像技术和多组学技术联合应用,用于检测淋巴液中多种目标参数,有助于开展头颈部区域的基础生理与病理生理研究,以及药物的药代动力学/药效动力学研究,尤其适用于中枢神经系统疾病治疗药物的评估。
遍布全身的淋巴系统对于维持体液稳态、调节免疫反应以及促进营养物质和信号分子的运输至关重要1。外周淋巴系统起始于淋巴毛细管,这些毛细管收集组织间液及其溶质,并汇入具有周围平滑肌层的较大集合淋巴管(LVs),后者将淋巴液输送至局部淋巴结进行免疫处理2,3。引流头部区域的淋巴网络对颅内(如脑组织)和颅外(如鼻腔和口腔)器官的稳态均具有重要意义。颅外淋巴网络的结构与组织被认为与全身其他部位的外周淋巴系统相似,而颅内淋巴系统则表现出独特的解剖和功能特征(参见图1中大鼠模型的详细示意图)4,5。尽管典型的淋巴管(LVs)并不存在于脑实质内,但一种特殊的胶质依赖性淋巴样转运系统(即类淋巴系统,glymphatic system)介导了类似淋巴功能,促进脑脊液(CSF)与组织间液(ISF)之间的交换6。类淋巴系统实现了脑实质内ISF与CSF的混合,而脑膜、血管周围以及鼻咽部的淋巴管则负责将溶质从CSF中转运出颅腔。具体而言,脑膜淋巴通路将蛛网膜下腔的CSF导入脑膜淋巴管,从而将颅内液体动力学与外周淋巴清除机制相连接7。与此同时,神经周围通路使CSF及其相关溶质沿颅神经和脊神经鞘膜外流,尤其通过嗅神经进入鼻咽部淋巴丛最为显著5,8。这些系统的协同作用共同维持脑内的液体稳态6,7,8。近年来,关于中枢神经系统引流淋巴系统的深入认识为脑生理与病理生理机制提供了新的见解,这些发现可能为中枢神经系统疾病的治疗干预开辟新途径9。

图1:中枢神经系统淋巴清除通路的示意图。这些通路包括(A)通过血管周围间隙的类淋巴通路;(B)鼻咽部淋巴通路;以及(C)脑膜淋巴管。 请点击此处查看此图的放大版本。
从头部和中枢神经系统引流的淋巴网络汇聚至颈部的颈淋巴管,淋巴液在此处经由颈淋巴结过滤后进入体循环。根据其在颈部的解剖位置,颈淋巴结可分为浅表颈淋巴结(sCLNs)和深部颈淋巴结(dCLNs)。颈淋巴管内淋巴液成分的变化被认为反映了大脑潜在的病理生理改变,阿尔茨海默病(AD)、帕金森病(PD)、创伤性脑损伤(TBI)以及卒中后认知障碍(PSCI)是其中的典型代表9,10,11,12,13。值得注意的是,在AD中,通过这些淋巴通路清除淀粉样蛋白-β(Aβ)和磷酸化tau蛋白(P-tau)的能力受损,被认为是促进疾病进展的因素之一9,10,14。通过将淋巴管直接连接至邻近静脉以重新引导淋巴引流,淋巴-静脉吻合术(LVA)正在动物和人类中被研究作为一种治疗策略,旨在增强中枢神经系统淋巴液的流出,从而促进脑内Aβ的清除,并可能延缓AD的进展6,15,16。该通路的重要性进一步体现在对小鼠进行颈淋巴结切除术(淋巴结切除)后的观察结果中:此类手术导致颈淋巴清除能力下降,清除功能受损会引起Aβ和P-tau的毒性积聚,并继发激活病理性激酶信号通路。这些变化与AD样tau蛋白病的进行性加重以及焦虑样和抑郁样行为风险增加相关14,16。此外,基于脑脊液的研究表明,中枢神经系统肿瘤(如脑淋巴瘤)可能通过物理阻塞深部颈淋巴管而干扰淋巴清除,同时导致脑脊液中癌蛋白浓度升高9,17,18。来自中枢神经系统炎症相关研究的证据还表明,起源于脑膜的细胞可通过脑膜淋巴管(LVs)迁移至颈淋巴结8,19。这些细胞主要为淋巴细胞,还包括少量树突状细胞、巨噬细胞和内皮细胞19,20。在炎症状态下,或中枢神经系统损伤或手术后,淋巴系统的免疫细胞迁移明显增强,并伴随细胞因子、趋化因子及其他炎症介质等免疫生物标志物水平的升高21。
除了其病理生理学作用外,颈部淋巴网络 increasingly 被认为是药物分布的重要通路。既往动物研究表明,多种设计用于中枢神经系统(CNS)给药的药物制剂可通过颈部淋巴管和淋巴结从脑部清除(程度各异),例如脑内给药的基于纳米颗粒的制剂(如拉莫三嗪、他拉唑帕利)和生物制剂(如单克隆抗体、放射性标记的示踪蛋白)22,23,24,25。在人体中,MRI 成像研究显示,某些分子(如钆布醇)可从类淋巴系统主动转运至颈部淋巴管26。
如前所述,颈部淋巴结(包括浅表颈淋巴结和深部颈淋巴结)引流头部不同区域的淋巴液;然而,各个淋巴结具体引流的颅区范围仍不明确27,28。引流区域的重叠、个体间解剖结构的差异以及潜在的物种间结构差异,进一步增加了在动物和人类中描述颈部淋巴引流模式的复杂性29。在复杂的颈部淋巴网络中,深部颈淋巴管已被确认为脑脊液(CSF)的主要流出通路,位于鼻咽部和软脑膜淋巴管的下游8。与浅表颈淋巴管相比,深部颈淋巴管在小动物模型中更易于操作且更具实用性,可用于收集中枢神经系统来源的淋巴液;浅表颈淋巴管则在皮下组织中形成细密且多变的网络,且在不同个体大鼠之间其大小和分支模式差异显著20,30。因此,本实验方案的重点是建立一种可靠的方法,用于从深部颈淋巴管收集淋巴液。
过去十年中,仅有少数研究描述了采集颈淋巴液以研究中枢神经系统疾病或分析药物分布的方法。先前一项研究通过冲洗或挤压分离的组织切片(例如单个深颈淋巴结附近的组织)来测定颈淋巴液中的药物浓度31。然而,在小型实验动物(尤其是大鼠)中持续采集颈淋巴管淋巴液的实验方案仍不完善。本方案建立了一种易于操作且可重复的导管插管技术,用于(大鼠)颈淋巴管插管,以实现淋巴液的连续采集,并用于研究中枢神经系统淋巴转运、免疫反应及药代动力学。该方法的关键优势在于能够定量测定特定时间间隔内的淋巴流量及其成分,从而实现对药物、脂质、脂肪酸及细胞成分的定量分析。特别是,该模型能够捕捉到仅通过血浆/脑脊液取样或成像技术无法充分反映的淋巴转运过程,为中枢神经系统药物分布、脂质与营养物质转运以及免疫信号传递提供了新的研究视角20。
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本实验方案所描述的操作程序已获得大学动物伦理委员会批准,并依照中国药科大学的实验伦理准则进行。在开展任何涉及动物的操作之前,须从相关机构或组织的伦理委员会获得必要的批准。实验动物选用体重为 220 至 250 g 的雄性 Sprague-Dawley(SD)大鼠。动物来源于经认证的实验动物供应商(参见材料表),饲养于专用笼具中,自由摄食饮水,直至实验开始。本方案以左侧深颈淋巴管插管作为代表性示例进行描述。目前,关于左侧与右侧深颈淋巴管解剖学差异的文献证据有限。根据既往已完成实验的观察结果,两侧在淋巴流速等方面均未发现显著差异。
1. 安全预防措施和操作规程
2. 手术前一天的准备工作
注意:此为大鼠的终末性操作步骤,因此无需严格的无菌技术和术后镇痛。然而,整个操作过程中应始终保持实验区域的清洁与卫生。

图2: 导管组件的示意图 (未按比例绘制)。 该示意图展示了组装后用于制作导管的聚乙烯(PE)导管各部件的尺寸。从左至右,组装好的导管将分别称为近端、中段和远端。 请点击此处查看此图的放大版本。
3. 手术前的即时准备工作

图3:手术区域的准备。(A)对颈部区域进行剃毛,为切口做准备;(B)切口的大致长度和位置,由2.5 cm的虚线标示。请点击此处查看该图的放大版本。
4. 颈部淋巴管插管

图 4:颈部淋巴导管插管。(A)颈部区域的切口位置;(B)使用组织扩张器打开手术窗口,并将下颌下腺向右牵拉;(C)在显微镜下观察到颈部淋巴导管及一个深颈淋巴结(dCLN);(D)成功插管,由绿色虚线标示(显微镜视野);(E)在切口处涂抹组织粘合剂,并使用移液器进行二次皮肤穿刺。请点击此处查看该图的放大版本。
5. 术后阶段与药物给药

图 5:术后管理。(A)使用丝线缝合的闭合切口部位。(B)小脑延髓池的大致位置,周围毛发已剃除。(C)使用带弯针的胰岛素注射器经小脑延髓池途径(ICM)给予候选药物。请点击此处查看该图的放大版本。
6. 淋巴样本的收集与分析

图6:淋巴液样品采集。 微型离心管中一个已采集的样品(约100 µL)的照片。请点击此处查看此图的放大版本。
7. 术后处理与废弃物处置
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采用颈淋巴管插管模型获得了一组具有代表性的每小时淋巴流量(mL/h)数据集(相应图表见图7)。本实验共使用三只(n = 3)研究大鼠,淋巴液被持续收集至微量离心管中,并在6小时期间内每小时更换一次收集管。

图 7:颈部淋巴流随时间的变化。该图表展示了随时间变化的颈部淋巴流速(mL/h)的代表性数据。图中数据为 6 小时内三次(n = 3)成功实验的平均测量值(实心圆点,●)。
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本方案建立了一种可重复的大鼠颈淋巴管插管方法,能够实现长时间连续淋巴液采集。在具备充分显微外科训练的基础上,该操作可高效完成,并在持续麻醉维持的稳定生理条件下获得一致的淋巴样本,适用于常规实验应用。熟练掌握后,手术过程通常需时约40至50分钟,可在单次实验中处理多只动物。此外,相较于单时间点取样,连续采集可在较长时间内更详细地定量分析源自中枢神经系统的物质(如蛋白质、药物、免疫标志物和脂质)经淋巴系统的转运情况。深颈淋巴管通常被认为是中枢神经系统来源淋巴液的主要运输通路,尽管表层与深层引流路径的相对贡献可能随不同病理生理状态而变化。27,28,29迄今为止,尚难以确定其他可替代的插管部位以获得同样适用于收集中枢神经系统来源淋巴液的实验可行性,而 基于成像和共振的方法可用于 作为互补方法。尽管可根据特定实验需求采用非侵入性和非动物性方法,颈淋巴管仍是目前最实用且可靠的插管部位,是研究中枢神经系统来源淋巴过程的主要通道。
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作者声明,他们不存在任何已知的相互竞争的经济利益或可能被认为影响本文所报告工作的个人关系。
作者衷心感谢中国药科大学动物实验中心的郝正林先生和赵洁女士在开展动物实验过程中提供的支持。
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