この実験プロトコルは、頭部からのリンパ管排出を直接的かつ定量的に評価できる深部頸管リンパ管カニューレッドモデルを示しています。このモデルは、中枢神経系(CNS)由来の溶質、免疫細胞集団、そしてCNS標的治療薬の分布とクリアランスの詳細な解析を促進します。
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この実験プロトコルは、頭部からのリンパ管排出を直接的かつ定量的に評価できる深部頸管リンパ管カニューレッドモデルを示しています。このモデルは、中枢神経系(CNS)由来の溶質、免疫細胞集団、そしてCNS標的治療薬の分布とクリアランスの詳細な解析を促進します。
リンパは中枢神経系(CNS)から一連のリンパ管(LV)とリンパ節を経て、頸部リンパ管で収束します。これらのリンパ管は体液バランスの維持に加え、内因性代謝物、シグナル分子、免疫細胞、小分子および高分子薬物など、多様な物質の輸送において重要な役割を果たしています。これは頭蓋内(例:脳)および頭蓋外領域(例:鼻腔や口腔)の両方における生理的恒常性と免疫機能にとって極めて重要です。脳からのリンパ管排出障害は、さまざまな神経疾患や神経変性疾患とますます関連しています。頸部リンパ管カニキュレーションは、頭部と脳を排出するリンパを収集し、リンパ系を通じた様々な物質の濃度と輸送速度を測定することを可能にします。これらの要因が異なる課題(例:薬物、ストレス、外傷)や疾患(例:脳卒中、感染症、アルツハイマー病)に反応して変化することも決定できます。ここでは、手術後数時間にわたりリンパ採取を可能にする麻酔下の深部頸管リンパ管カニューレラットモデルについて説明します。この方法は、リンパにおける関心のある幅広いパラメータの測定のために、画像診断やマルチオミクス技術と組み合わせることが可能です。これにより、頭頸部の基礎的な生理学的および病態生理学的研究、さらに特に中枢神経系疾患の治療のための薬物動態・薬力学的研究が可能となります。
リンパ系は体全体に分布しており、液体の恒常性維持、免疫反応の調節、栄養素やシグナル伝達分子の輸送を促進するために不可欠です。末梢リンパ管はリンパ毛細血管から始まり、間質液や溶質を収集し、周囲の平滑筋層を持つより大きな集水リンパ管(LV)に流れ込みます。これらの血管はリンパを局所リンパ節に送り、免疫処理を行います。頭部を排水するリンパネットワークは、頭蓋内(例:脳)および頭蓋外(例:鼻腔や口腔)の臓器の恒常性維持に重要です。頭蓋外リンパネットワークの構造と組織は、全身の末梢リンパに似ていると考えられている一方で、頭蓋内リンパ系は独特の解剖学的および機能的特徴を示します(ラットモデルの詳細な図式図参照)4,5。脳実質内には典型的なLVは存在しませんが、リンパ様機能は脳脊髄液(CSF)と間質液(ISF)の交換を促進する特殊なグリリアル依存リンパ輸送系(グリパ系)によって媒介されます6。グリリンパ系は脳実質内のISFとCSFの混合を可能にしますが、髄膜、血管周囲、鼻咽頭のLVはCSFからの溶質を頭蓋腔から遠ざけて運びます。具体的には、髄膜リンパ経路はくも膜下腔から髄膜低垂室へ脳脊髄液を導き、頭蓋内液体動態と末梢リンパクリアランスを結びつけます7。同時に、神経周囲経路は、鼻咽頭リンパ神経叢5,8に最も顕著な嗅神経を通じて脳蓋神経鞘および関連する溶質の排出を可能にします。これらのシステムの同時進行研究は脳内の流体恒常性を維持します。中枢神経系を排出するリンパ系の理解における最近の進展は、脳生理学および病態生理学に関する新たな知見をもたらしました。これらの発見は、中枢神経系疾患に対する治療的介入の新たな道筋を提供する可能性があります。

図1:中枢神経系リンパクリアランス経路の概略的表現。これらの経路は、(A) 血管周囲空間を通るグリパ経路、(B) 鼻咽リンパ経路、(C) 髄膜のLVs。 この図の拡大版はこちらをクリックしてください。
頭部と中枢神経系から排出されるリンパネットワークは頸部にある頸部リンパ管に収束し、リンパは頸部リンパ節を通過して全身循環に入ります。頸部リンパ節は、頸部内の解剖学的部位に基づいて表層リンパ節(sCLN)と深部頸部リンパ節(dCLN)に分類されます。頸部リンパ管内のリンパ液の組成の変化は、脳の病態生理学的変異を反映していると考えられており、アルツハイマー病(AD)、パーキンソン病(PD)、外傷性脳損傷(TBI)、脳卒中後認知障害(PSCI)が代表的な例です(9,10,11,12,13)。.特に、ADでは、これらのリンパ経路を通じたアミロイドβ(Aβ)およびリン酸化タウタンパク質(P-tau)の排出障害が疾患進行の寄与因子として示唆されています。リンパ管を隣接する静脈に直接接続し、リンパ管の排出を迂回させることで、リンパ静脈吻合(LVA)は、中枢神経系からのリンパ流出を促進し、脳からのAβ除去を促進し、AD 6,15,16の進行を遅らせる治療戦略として動物および人間の両方で研究されています.この経路の重要性は、頸部リンパ節の外科的摘出(リンパ節摘出術)を受けたマウスの観察によっても示されており、その結果、頸部リンパのクリアランスが減少しました。クリアランスの障害はAβおよびP-タウの毒性蓄積を引き起こし、その後に病理的キナーゼシグナル伝達経路の活性化を引き起こします。これらの変化は、AD様タウオパチの進行性悪化および不安・うつ様行動のリスク増加と関連しています(14,16)。さらに、脳脊髄液に基づく研究では、脳リンパ腫などの中枢神経系腫瘍が、頸椎深部リンパ管を通じたリンパ管のクリアランスを物理的に妨げる一方で、CSF 9,17,18のオンコタンパク質濃度を同時に上昇させることが示唆されています。中枢神経系炎症に基づく研究の証拠は、髄膜由来の細胞が髄膜の左腰を経て頸部リンパ節に移動できることを示しています8,19。これらの細胞は主にリンパ球で構成され、樹状細胞、マクロファージ、内皮細胞の集団は少なめです19,20。炎症中や中枢神経系損傷・手術後には、リンパ系免疫細胞輸送が明らかに促進され、サイトカイン、ケモカイン、その他の炎症メディエーターなどの免疫バイオマーカーのレベルが上昇します。
病理生理学的役割に加え、頸部リンパネットワークは薬物処理の重要な経路としてますます認識されています。これまでの動物実験では、CNS投与用に設計された複数の薬剤が、頸部リンパ管やリンパ節を経由して脳から除去されることが示されており(その程度は様々)、脳内投与のナノ粒子系薬剤(例:ラモトリギン、タラゾパリブ)や生物製剤(例:モノクローナル抗体、放射性標識トレーサータンパク質)に例えられています22,23,24,25.人間では、MRI画像研究により、ガドブトロールのような特定の分子がグリパ系から頸部リンパ管への能動的な輸送を行うことが示されています26。
前述の通り、頸部リンパ節(sCLN)およびdCLNは頭部の異なる領域からリンパを排出します。しかし、各節が排出する具体的な頭蓋領域は不明のままです27,28。排水領域の重複、個体間の解剖学的多様性、そして種間構造の違いの可能性が、動物および人間の頸部リンパ排水パターンの記述をさらに複雑にしています。複雑な頸部リンパ管ネットワークの中で、深部頸部リンパ管は鼻咽頭および髄膜のLV8の下流に位置する主要な脳脊髄液の流出経路として特定されています。皮下組織内で細かく変動するネットワークを形成し、個体間で大きな分岐や分岐が大きい浅い頸部リンパ管と比較して、深部頸部リンパ管は小動物モデルでCNS由来リンパを採取するよりアクセスしやすく実用的なルートを提供します。したがって、現在のプロトコルは深部頸部リンパ管からリンパを確実に採取する方法の確立に焦点を当てています。
過去10年間で行われた研究は限られており、CNS疾患の研究や薬物分布の分析のために子宮頸部リンパ液の採取を記述しています。以前の研究では、単離組織切片(例えば単一のdCLNに隣接する切片)から液体をフラッシュまたは絞り出して子宮頸リンパ液中の薬物濃度を測定することが報告されています31。しかし、特にラットを中心とした小型実験動物の頸部リンパ管からのリンパを継続的に採取するための実験プロトコルは未発達です。このプロトコルは、(ラットの)頸部リンパ管をカヌレーションし、継続的なリンパ採取を可能にする方法と、中枢神経系リンパ輸送、免疫応答、薬物動態学の調査を可能にする、容易にアクセスできて再現可能な方法を確立します。その主な利点は、定められた時間間隔でリンパ流と組成を定量化できることにあり、これにより薬物、脂質、脂肪酸、細胞成分の定量的測定が可能となります。特に、このモデルは血漿/脳脊髄液サンプリングや画像診断では十分に表現できないリンパ輸送過程を捉え、CNS薬物の反応、脂質および栄養素輸送、免疫シグナル伝達に関する新たな洞察を提供します。
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本プロトコルで記述された手順は大学動物倫理委員会の承認を受けており、中国薬科大学の実験倫理ガイドラインに従って実施されました。動物関連の処置を開始する前に、関連する機関または組織の倫理委員会から必要な承認を得てください。実験動物としては、体重220〜250gのオスのスプラグ・ドーリー(SD)ラットが使用されます。動物は認可された実験動物の供給者から調達され(材料 表を参照)、実験開始までは専用のケージに収容され、食事と水は自由に提供されます。このプロトコルでは、左頸部深部リンパ管のカニュレーションが代表的な例として説明されています。現在、左と右の深部頸部リンパ管の解剖学的差異についての証拠は限られています。これまでの実験の観察に基づき、両者間でリンパ流量を含め有意な違いは認められていません。
1. 安全対策と手順
2. 手術前日の準備

図2:カニューレアセンブリの回路図(縮尺ではない)。図は、カニューレを構成するために使われたPEチューブの各部品の寸法を示しています。左から右へ、組み立てられたカニューレはそれぞれ近位端、中間端、遠位端と呼ばれます。この図の拡大版はこちらをクリックしてご覧ください。
3. 手術直前の準備

図3:手術部位の準備。 (A) 切開の準備として首の部分を剃る;(B) 切開部のおおよその長さと位置(2.5cmの点線で示す)。 この図の拡大版はこちらをクリックしてご覧ください。
4. 頸部リンパ管のカニュレーション

図4:頸部リンパ管のカニュレーション。 (A) 首部の切開部位;(B) 手術用ウィンドウを開けて組織拡張器を装着し、顎下腺が右に後退した;(C)頸部リンパ管および顕微鏡で確認したdCLN1件。(D) 成功したカニュレーション(緑の点線で示す顕微鏡図)。(E) 切開部に組織接着剤を塗布し、ピペットを用いて二次皮膚穿刺を行いました。 この図の拡大版はこちらをクリックしてご覧ください。
5. 術後期間と薬物投与

図5:術後の管理。 (A) シルク縫合による閉鎖切開部位。(B) 周囲の毛皮を剃った大池のおおよその位置。(C) 曲がった針のインスリン注射器を用いた薬剤候補のICM投与。 この図の拡大版はこちらをクリックしてご覧ください。
6. リンパ検体の採取と分析

図6:リンパ検体採取。 マイクロ遠心分離機チューブ内で採取した約100μLのサンプルの写真。 この図の拡大版はこちらをクリックしてご覧ください。
7. 処置後の取り扱いおよび廃棄物処理
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頸部リンパカニレーションモデルを用いて、1時間あたりのリンパ流量(mL/h)の代表的なデータセットが得られました(対応する 図 7を参照)。この実験では、3匹(n=3匹)の研究用ラットを対象に、リンパをマイクロ遠心分離機管に継続的に収集し、6時間かけて毎時間交換しました。

図7:経過による子宮頸部リンパ流。子宮頸リンパ流量(mL/h)の代表的なデータを示すチャート。示されているデータは、6時間経過期間の3回の成功した実験(閉円、●)の平均測定値です。
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このプロトコルは、ラットの頸部リンパ管をカニュールする再現可能な方法を確立し、長期間にわたる連続的なリンパ収集を可能にします。十分な顕微外科訓練があれば、この処置は効率的に実施でき、安定した生理的条件下で安定したリンパサンプルが得られ、連続麻酔によって維持されるため、日常的な実験使用に適しています。習得が完了すると、手術は通常約40〜50分で完了し、1回の実験セッションで複数の動物を処理することが可能です。さらに、単一時点サンプリングではなく、長期間にわたる連続的な採取により、CNS由来物質(タンパク質、薬物、免疫マーカー、脂質など)のリンパ輸送をより詳細に定量化することが可能になります。深部頸部リンパ管は一般的にCNS由来のリンパ液の主な輸送経路と考えられていますが、表層と深部の排膿経路の相対的な寄与は病態生理的条件によって異なる場合があります(27,28,29)。現時点では、CNS...
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著者らは、本記事で報告された研究に影響を与えた可能性のある競合する財政的利害関係や個人的な関係は知られていないと述べています。
著者らは、中国薬科大学動物実験センターの郝正林氏と趙潔氏のご支援に心より感謝申し上げます。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 30ゲージの針 | 玉寿健康 | カニューレの近位端(0503)とヘパリン注射器を接続するために使用 | |
| 麻酔ディスペンサー(ヴェポライザー付き) | YYUN計器会社 | ||
| 鈍器鉗子 | RWDライフサイエンス | F22002-10 | |
| 綿棒 | 青島シュルツ・バイオテクノロジー | MQ-02 | 筋肉組織を一時的に固定するために使われます |
| 加熱手術用パッド | 上海一衡インスツルメンツ | 次元 15 & 倍;20 cm | |
| ヘパリンナトリウム | 上海アラジン生化学技術 | H123383 | 使用前に希釈が必要です |
| インスリン注射器(1 mL) | 玉寿健康 | U100-1ML | ヘパリンの前塗りのみに使用されます |
| 吸入用のイソフルラン溶液 | RWDライフサイエンス | R510-22-10 | ヴェポライザーによる麻酔に使用 |
| マーカーペン | どのブランドでも | 該当なし | |
| マイクロ遠心分離機チューブ(1.5 mL) | 南通海瑞実験機器 | HR10003 | リンパの採取に使用 |
| マイクロシザーズ | RWDライフサイエンス | GD234BA0007925 | |
| ナイロン外科用縫合糸および | 上海一衡インスツルメンツ | 4-0 35CM | |
| ピペット(容量調整可能、測定範囲5〜50 & mu;L) | ドラゴン・ラボラトリー・インスツルメンツ・リミテッド | 7030301006 | 組織接着剤の測定のみに使用されます |
| ピペットの先端など; | バイオシャープ・ライフサイエンス | BS-10-T | 組織接着剤の転移のみに使用され、特定の量は必要ありません |
| ポリエイヒレン(PE)カニューレ 外径0.5mm、内径0.3mm(0503) | AniLab科学機器(寧波) | PE-0503 | |
| ポリエイヒレン(PE)カニューレ 外径0.6mm、内径0.5mm(0605) | AniLab科学機器(寧波) | PE-0605 | |
| カミソリの刃 | ジレット上海 | Q31/0115000301C004 | 毛皮の剃り込み専用 |
| ラバーバンド | どのブランドでも | 該当なし | ネズミの前肢を拘束するために使われる |
| 支配者 | どのブランドでも | 該当なし | |
| スケーペルブレード(#23) | RWDライフサイエンス | S31010-01 | |
| 注入用の塩化ナトリウム(0.9%)溶液 | 石家荘第4製薬 | H20066533(承認番号) | 毛皮のすすいだけで使われます |
| スプラグ・ドーリー・ラッツ | 北京ビタル川実験動物技術 | 101 | 体重は220〜250グラム、年齢制限なし |
| サージカルライト | 北京ホ・バイオテック | XHA011-1 | |
| 外科用顕微鏡 | 上海策威光電子技術 | SMZ755T | 機械式ステージを持たない解剖顕微鏡には、格納式スタンドを装備することができます |
| 組織接着剤 | 3Mベットボンド | 1469SB | 主成分はシアノアクリレート |
| 組織拡張器(Colibri) | RWDライフサイエンス | R22029-04 | 拡張範囲 20mm/4cm |
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