Beyin, normal nöral fonksiyonu sürdürmek için verimli bir şekilde temizlenmesi gereken atık ürünleri sürekli olarak üreten, vücuttaki metabolik olarak en aktif ve dinamik organlardan biridir1. Metabolik atıkların birikmesi, nörodejenerasyonun ve beyin yaşlanmasının belirgin bir özelliğidir2. Glinfatik sistem, beyin omurilik sıvısının (BOS) toplu akışı ve BOS'un interstisyel sıvı (ISF) ile değişimi aracılığıyla metabolik yan ürünlerin ve toksik atıkların uzaklaştırılmasını kolaylaştırarak bu temizleme sürecinde merkezi bir rol oynar3,4,5; bu süreç, astrositik uç ayaklarda bulunan aquaporin-4 (AQP4) su kanalları tarafından kolaylaştırılır6. Çeşitli BOS izleyicilerinin transportu incelenerek BOS dinamikleri hakkında önemli bir anlayış kazanılmıştır. Gadolinyum bazlı kontrast maddeler (GBCAs) kullanan dinamik kontrastla güçlendirilmiş MRI (DCE-MRI), izleyici transportunun beyin genelinde değerlendirilmesi için özellikle uygundur7,8. Bu yaklaşımın klinik uygunluğu, insanlardaki translasyonel çalışmalarla kanıtlanmıştır. İnsan beynindeki BOS dinamiklerini değerlendirmek için GBCAs'ların intratekal uygulaması ve ardından seri MRI kullanılmıştır9. Sonraki çalışmalar, gece boyunca gerçekleşen temizlemeyi takip eden beyin genelinde izleyici transportunu göstermiştir10. Bu yaklaşım, yakın zamanda intrakraniyal basınç-hacim rezerv kapasitesi azalmış deneklerin yanı sıra idiyopatik normal basınçlı hidrosefali hastalarında bozulmuş periarteriyel izleyici transportunu ortaya çıkarmak için uygulanmıştır11. Bu çalışmalar, BOS izleyici transportunun DCE-MRI yöntemini klinik olarak uygulanabilir bir yaklaşım olarak belirlemekte ve BOS dinamiklerinin ve atık temizliğinin düzenlenmesinin mekanistik incelemesi için titiz, tekrarlanabilir preklinik yöntemlerin geliştirilmesine teşvik etmektedir.
İntra-cisterna magna (ICM) kanülasyonu, glinfatik çalışmalarda izleyici maddelerin iletimi için yaygın olarak kullanılmaktadır.12Ancak, iletilen GBCA'ların yalnızca yaklaşık %20'si aracılığıyla bu yol üzerinden beyin parankimine taşınan maddelerin çoğu doğrudan omuriliğe veya lenf sistemine boşalmaktadır8Bu yaklaşım aynı zamanda serebellum veya beyin sapına zarar verme riski taşımaktadır ve kanülün boylamsal çalışmalar için sabitlenmesi teknik olarak zorlayıcı olmaya devam etmektedir. İntraventriküler (ICV) kanülasyon, daha sağlam bir alternatif olarak ortaya çıkmıştır.13,14,15Yakın zamanda yapılan bir çalışma, hayvanın serbest hareket etmesine olanak tanıyan ve boylamsal çalışmalarda tekrarlı izleyici enjeksiyonlarını destekleyen stabil kanül fiksasyonu da dahil olmak üzere, floresan izleyicilerin iletimindeki tekrarlanabilirliğini ve temel avantajlarını ortaya koymuştur.13.
Bu avantajlara rağmen, mevcut ICV kanülizasyon protokolleri MRI çalışmalarıyla doğrudan uyumlu değildir16. ICV kanülizasyonu beyin parankiminin penetrasyonunu gerektirdiğinden, tipik olarak MRI görüntülerinde şiddetli süseptibilite artefaktlarına yol açan ferromanyetik kanüller kullanılır. Sonuç olarak, izleyici infüzyonu tarayıcının dışında gerçekleştirilmeli ve hayvan görüntüleme için transfer edilmeden önce kanül çıkarılmalıdır. Tipik bir iş akışı; bir bazal tarama alınmasını, kanülizasyon ve izleyici infüzyonu için hayvanın çıkarılmasını ve ardından sonraki dinamik taramalar için hayvanın yeniden konumlandırılmasını içerir. Bu kesintili iş akışı, sürekli ve bazal referanslı veri alımını engeller ve voksel bazlı kinetik analizi yanıltabilecek yeniden konumlandırma hizalama hatalarına yol açar. Daha da önemlisi, erken tutulum fazı genellikle izleyici kinetiğinin en dinamik ancak en geçici kısmı olduğundan, bu pencere sırasında hayvan transferi ve tarayıcı kurulumunun yapılması, en bilgilendirici verilerin kaybına neden olur.
Burada, kemirgenlerde sürekli dinamik MRI alımına olanak tanıyan, tarayıcı içi kontrast madde iletim kapasitesine sahip MRI uyumlu bir ICV infüzyon hattını entegre ederek bu sınırlamaları gideren bir protokol sunuyoruz. Bu yaklaşım, tek ve kesintisiz bir görüntüleme seansında, BOS izleyici transportunun tüm beyin üzerinden kantitatif haritalanmasını sağlar. Bu protokol; beyin genelindeki BOS dinamiklerinin, glimfatik transportun ve çözünen madde temizleme kinetiklerinin incelenmesi için oldukça uygundur. Burada yetişkin sıçanlar için açıklanmış olsa da protokol, kanülasyon koordinatlarının ve infüzyon parametrelerinin uygun şekilde ayarlanmasıyla farelere uyarlanabilir15.