本文要點：類淋巴系統(tǒng)是促進腦廢物清除的關鍵系統(tǒng)，受睡眠和麻醉藥物誘導的腦慢振蕩調節(jié)。右美托咪定(Dex)是一種α2-腎上腺素能受體激動劑，可短期增強慢波腦電圖信號和類淋巴流入功能。然而，長期給藥情況下Dex對類淋巴功能的作用尚不明確。本研究利用工程化近紅外二區(qū)納米探針，探究長期給予Dex對類淋巴系統(tǒng)功能的調節(jié)作用。研究開發(fā)了三種具有不同白蛋白結合行為的近紅外二區(qū)探針（BSA@IR-808、IR-808和IR-808AC），用于動態(tài)追蹤類淋巴系統(tǒng)的流入、流出及腦實質清除過程。近紅外二區(qū)成像顯示，低劑量Dex（75 μg/kg）在不改變生理參數的情況下增強了類淋巴流入功能。長期給藥（連續(xù)5天）可增強腦脊液向腦實質的流入，并加速腦實質代謝廢物的清除。在睡眠剝奪模型中，Dex治療通過增加非快速眼動睡眠時長和恢復腦脊液流入功能，挽救了睡眠剝奪誘導的類淋巴系統(tǒng)功能障礙。Dex治療可增加水通道蛋白-4(AQP4)表達并減輕神經炎癥，從而改善睡眠剝奪相關的行為障礙。本研究表明，長期低劑量Dex通過麻醉介導的腦清除機制增強了類淋巴系統(tǒng)功能，這為神經退行性疾病提供了潛在的治療策略。

小動物活體成像系統(tǒng)

在本研究中，篩選并優(yōu)化了三種具有可調白蛋白親和力的近紅外二區(qū)納米探針，用于可視化類淋巴流動。（i）BSA@IR-808（預形成的白蛋白-染料復合物）可報告腦脊液向血管周圍間隙的流入及向頸淺淋巴結的引流；（ii）IR-808AC（逃避白蛋白結合的熒光團）能夠直接實時可視化腦實質溶質清除過程；（iii）IR-808（尋求白蛋白結合的熒光團）則被設計用于追蹤溶質從腦實質進入血液循環(huán)的清除動態(tài)（方案1A、B）。通過使用這些工程化熒光團監(jiān)測類淋巴系統(tǒng)的三個關鍵階段，研究者發(fā)現(xiàn)每日注射Dex（75 μg/kg，約20:00，持續(xù)5天）可增強類淋巴流入與清除功能（方案1C）。

方案1. 構建NIR-II納米探針闡明Dex如何通過增強淋巴功能塑造大腦健康

進一步地，研究者在長期睡眠限制小鼠模型中（伴或不伴每日Dex（75 μg/kg）治療）研究了類淋巴流入功能，以明確低劑量Dex治療能否緩解長期睡眠剝奪誘導的類淋巴系統(tǒng)功能障礙，結果表明每日低劑量Dex治療可恢復睡眠限制引起的類淋巴系統(tǒng)功能障礙。此外，免疫熒光染色顯示，Dex干預可上調睡眠剝奪小鼠水通道蛋白-4（AQP4）的表達并減輕神經炎癥。這種功能恢復伴隨著行為學的改善，莫里斯水迷宮、新物體識別和曠場實驗均表明Dex逆轉了睡眠剝奪誘導的認知損傷。這些發(fā)現(xiàn)對于深入理解Dex誘導的慢振蕩及睡眠在類淋巴功能中的作用具有廣泛意義。

圖1. 具有可調節(jié)白蛋白尋找能力的NIR-II納米探針，用于按需評估淋巴功能

首先，研究者構建了三種蛋白結合親和力不同的近紅外二區(qū)熒光分子：BSA@IR-808、IR-808AC、IR-808。檢測三種探針在腦類淋巴通路中的流動動力學。經小腦延髓池（CM）注射進入腦脊液后，血管周圍循環(huán)通過不同機制選擇性轉運這些近紅外二區(qū)熒光分子（圖1A）。具體而言，BSA@IR-808 沿皮質表面血管周圍間隙快速高效流動，提示其優(yōu)先在此區(qū)域轉運。相反，IR-808AC 在血管周圍間隙內遷移受限，但可快速經血管周圍間隙擴散至周圍腦實質。與 IR-808AC 不同，IR-808 可顯著進入并沿血管周圍間隙移動（圖1B–D），這是由于其與腦脊液中內源性白蛋白的原位結合。熒光強度歸一化增量的定量分析顯示，BSA@IR-808 組斜率顯著高于 IR-808 與 IR-808AC 組，進一步證實 BSA@IR-808 優(yōu)先沿血管周圍間隙流動（圖1C）。為探究這些示蹤劑的腦實質穿透能力，研究者對離體全腦樣本與腦切片進行成像分析。結果一致顯示，BSA@IR-808 與 IR-808 主要填充穿透性血管周圍間隙，而 IR-808AC 快速經血管周圍間隙擴散至周圍腦實質（圖1E）。

 此外，三種示蹤劑呈現(xiàn)不同的清除模式：直接注射入腦實質后，IR-808AC 經類淋巴通路快速從腦部清除；而 IR-808 與 BSA@IR-808 則在腦實質內長時間滯留并蓄積。為探究蛋白結合能力對上述差異流動行為的影響，分別向腦室內注射三種探針后，經小腦延髓池穿刺收集腦脊液，采用凝膠電泳評估蛋白結合能力。結果顯示，IR-808AC 在腦脊液中主要以游離態(tài)存在，而 IR-808 同時以游離染料與白蛋白 - IR-808 復合物形式存在（圖1G）。腦脊液引流至頸淋巴結在將溶質從腦內清除進入血流中起著關鍵作用。為了可視化這一過程，研究者對小鼠進行腦池內注射BSA@IR-808、IR-808和IR-808AC，并以10分鐘為間隔，對頸淺淋巴結進行60分鐘的成像。定量分析顯示，BSA@IR-808表現(xiàn)出最高的信噪比（圖1H–J）。因此，為了直觀可視化GS的流入功能并進行定量分析，我們使用了BSA@IR-808，它能夠快速高效地沿大腦皮質表面的PVS移動。

圖2. 通過CM注射BSA@IR-808，探討Dex對淋巴系統(tǒng)流入的劑量依賴性影響

為探究不同劑量Dex對小鼠腦脊液動力學的影響，腹腔注射系列劑量Dex（15 μg/kg~2 mg/kg）后，經小腦延髓池實時注射 BSA@IR-808 并成像（圖2A）。定量分析顯示，BSA@IR-808 流入呈劑量依賴性增強，伴隨血管周圍間隙熒光覆蓋范圍逐漸擴大（圖2B，C）。離體腦成像與冠狀切片熒光定量證實該劑量依賴性增強趨勢（圖2D，E）。腦切片中 BSA@IR-808 的均勻分布提示，Dex對類淋巴流入的增強是全腦效應，而非區(qū)域效應（圖2D）。為評估不同劑量對腦脊液引流的影響，在完成腦脊液流入成像后無創(chuàng)監(jiān)測頸淺淋巴結。結果顯示，頸淺淋巴結引流模式與類淋巴流入模式相反（圖2F）：高劑量Dex抑制 BSA@IR-808 向頸淺淋巴結的引流，低劑量則促進該過程（圖2G）。與單獨使用異氟烷（ISO）、水合氯醛（CH）或烏拉坦 + 阿托品（U/A）麻醉方案相比，低劑量Dex（75 μg/kg）可增強腦脊液流入，且未明顯降低腦脊液引流。

 既往研究表明，Dex通過改變小鼠呼吸與心率調控腦脊液動力學。研究者監(jiān)測四組劑量與生理鹽水對照組的上述指標變化。結果顯示（圖2H，I），低劑量（15、75 μg/kg）無明顯改變，高劑量（200 μg/kg、2 mg/kg）則顯著降低呼吸與心率。此外，腦電圖（EEG）分析顯示，注射不同劑量Dex（0~2 mg/kg）后 2 小時內，δ 波功率（0.5?4 Hz）呈劑量依賴性升高。15 μg/kg 組 δ 波功率與對照組無顯著差異，75 μg/kg 組則顯著升高?；谀X脊液流動模式與生理指標分析，我們推測每日低劑量Dex可長期增強類淋巴循環(huán)效率，并可能恢復慢性類淋巴循環(huán)功能障礙。

圖3. 長期給藥低劑量Dex增強清醒小鼠的菌管涌入

異氟烷麻醉下完成小鼠小腦延髓池置管，清醒狀態(tài)下經植入導管以 1 μL/min 速度輸注 BSA@IR-808，持續(xù) 7 分鐘，輸注完成即刻采集第 1 張圖像（記為 0 分鐘），90 分鐘內每 30 分鐘監(jiān)測一次類淋巴流入，終點采集頸淺淋巴結圖像，隨后取腦組織進行成像與切片（圖3A)。

 定量分析顯示，與生理鹽水組相比，Dex組類淋巴示蹤劑流入顯著增強（圖3B、C、E)。Dex組頸淺淋巴結周圍熒光信號較低，提示連續(xù)Dex處理可能抑制腦脊液向頸淺淋巴結的引流（圖3B，D）。為驗證該推測，研究者檢測 90 分鐘內 BSA@IR-808 在血液與代謝器官中的分布。全身成像顯示，與生理鹽水組相比，Dex組血管與肝臟熒光信號更強（圖3F–H），提示長期低劑量Dex可促進攜帶 BSA@IR-808 的腦脊液經類淋巴通路引流至血液與代謝器官，從而使頸淺淋巴結熒光信號降低。離體器官成像進一步證實該結論（圖3F）。

圖4. 在清醒小鼠中長期施用低劑量Dex增強腦實質清除

由于小腦延髓池注射的 BSA@IR-808 可繞過腦實質，研究者直接將 IR-808AC 注射入腦實質，進一步證實連續(xù)低劑量Dex對腦溶質清除的作用。小鼠自由活動，連續(xù)活體成像，間隔 60 分鐘（圖4A，B）。與生理鹽水組相比，Dex組熒光信號下降更快，提示清除速率更快（圖4B，C）。此外，離體全腦成像顯示，Dex組 IR-808AC 滯留更少（圖4D，E）。腦切片中 IR-808AC 殘留量成像進一步證實該結果，與離體及在體腦成像結果一致（圖4D，F(xiàn)）。

 隨后研究者評估Dex是否促進腦溶質向血液的清除，將 IR-808 注射入腦實質。IR-808 清除入血液循環(huán)后可與白蛋白共價結合，在循環(huán)中保持穩(wěn)定（圖4G）。通過監(jiān)測股血管熒光信號變化定量清除效率(圖 4H)。成像期間，Dex組股血管 IR-808 熒光信號始終高于生理鹽水組(圖4I)。完成股血管監(jiān)測后，小鼠自由活動 24 小時，隨后進行全身與離體器官成像（圖4J，K）。Dex組全身與離體器官熒光信號更強（圖4L），表明更多 IR-808 從腦部清除至血液循環(huán)。此外，將異硫氰酸熒光素（FITC）標記的 β- 淀粉樣蛋白（Aβ1-42）直接注射入Dex組與對照組小鼠海馬區(qū)，注射 2 小時后定量 FITC 熒光強度，評估長期低劑量Dex對類淋巴清除的影響。結果顯示，長期低劑量Dex可通過類淋巴系統(tǒng)增強毒性蛋白清除，減少 Aβ 沉積。綜上，長期低劑量Dex不僅增強類淋巴流入能力，還可提升腦部代謝廢物清除的功能效率。

圖5. 慢性SD小鼠中Dex增強型淋巴體流入的施用

既往研究表明，睡眠限制會損傷腦脊液沿血管周圍間隙的流動。為探究低劑量Dex對睡眠限制誘導的類淋巴流入障礙的治療潛力，研究者對小鼠實施每日 12 小時睡眠剝奪方案（8:00?20:00），連續(xù)5 天，該方案可幾乎剝奪快速眼動睡眠、部分剝奪非快速眼動睡眠，20:00 至次日8:00 為恢復期。Dex處理組（SD+Dex）每日 20:00 腹腔注射Dex（75μg/kg），對照組睡眠剝奪后注射生理鹽水，每日記錄小鼠體重（圖5A）。第6 天經小腦延髓池輸注 BSA@IR-808 評估類淋巴流入。活體成像顯示，與對照組相比（圖5B，C），SD+Dex組小鼠類淋巴流入顯著增強，提示Dex可逆轉睡眠剝奪誘導的類淋巴轉運損傷。離體全腦與腦切片成像證實該結論，SD+Dex 組腦實質示蹤劑蓄積量高于睡眠剝奪組（圖5D，F）。與生理鹽水處理的睡眠剝奪小鼠相比，Dex可調控睡眠結構，延長非快速眼動睡眠時間，抑制快速眼動睡眠（圖5G）。上述結果支持Dex誘導的慢波狀態(tài)與類淋巴功能增強存在因果關系，提示藥物誘導的慢波主導狀態(tài)可緩解睡眠剝奪誘導的類淋巴功能不足。

圖6. Dex處理能改善AQP4表達，抑制炎癥反應，恢復服務犬小鼠的行為

為探究Dex增強類淋巴清除效率的神經保護作用及機制，將小鼠隨機分為四組：對照組、Dex組、睡眠剝奪組、睡眠剝奪 + Dex組(圖6A)。連續(xù) 5 天睡眠剝奪與處理后，與對照組相比，睡眠剝奪組小鼠皮質血管周圍AQP4 表達顯著降低；SD+Dex 組AQP4表達恢復至對照組水平，單獨Dex組AQP4 表達較對照組升高，但無統(tǒng)計學差異。（圖6B，C）綜上，AQP4表達上調是Dex增強類淋巴功能的關鍵因素。行為學數據顯示，睡眠剝奪可誘導學習與認知行為損傷，Dex干預可促進功能恢復。連續(xù) 5 天干預與睡眠剝奪后，進行曠場實驗（OFT）、新物體識別實驗（NOR）、莫里斯水迷宮實驗（MWM）。曠場實驗顯示，與對照組相比，睡眠剝奪組小鼠出現(xiàn)焦慮樣行為，曠場中央區(qū)停留時間顯著縮短（圖6D–F）；Dex處理可使睡眠剝奪小鼠自主活動恢復至基線水平。新物體識別實驗顯示，睡眠剝奪后認知損傷持續(xù)存在，表現(xiàn)為探索新物體時間減少；水迷宮實驗顯示學習能力下降（圖6G–I）。Dex處理可改善認知功能，逆轉睡眠剝奪誘導的認知障礙。相反，無神經損傷的對照組與Dex組在所有認知維度均保持穩(wěn)定基線水平（圖6J–L）。

此外，研究者對小膠質細胞標志物 Iba-1 進行免疫熒光染色，并定量腦組織炎癥因子含量。免疫熒光結果顯示，睡眠剝奪可激活小膠質細胞，Dex處理可顯著抑制其活化，提示神經免疫穩(wěn)態(tài)恢復。健康小鼠經Dex處理后，小膠質細胞活性與對照組無差異。此外與對照組相比，健康小鼠經Dex處理后，抗炎因子輕度升高、促炎因子輕度降低，（圖6M)。

結論

本研究旨在闡明長期低劑量Dex對腦部類淋巴系統(tǒng)的積極作用。為此，研究者首先開發(fā)多種近紅外二區(qū)探針，系統(tǒng)研究長期低劑量Dex對類淋巴流入與清除的影響。以近紅外二區(qū)探針作為腦脊液示蹤劑，證實單次低劑量Dex可恢復異氟烷麻醉小鼠的類淋巴流入，且不改變心率與呼吸頻率。此外，研究發(fā)現(xiàn)小鼠長期低劑量Dex處理可增強類淋巴流入與清除，并恢復睡眠限制小鼠的類淋巴功能缺陷。

本文證實 BSA@IR-808 可快速經皮質表面血管周圍間隙進入穿透性血管周圍間隙；IR-808 因在腦脊液中與白蛋白結合，優(yōu)先沿皮質表面血管周圍間隙移動；小腦延髓池注射后，IR-808AC 在血管周圍間隙內遷移受限。實質注射后，與其他探針相比，IR-808AC 經類淋巴循環(huán)快速清除。此外，這些示蹤劑在近紅外二區(qū)發(fā)射明亮熒光，大幅降低感興趣區(qū)（ROIs）的自發(fā)熒光干擾，為活體無創(chuàng)可視化類淋巴循環(huán)動態(tài)變化提供方法。

借助近紅外二區(qū)成像，研究者觀察到與單獨異氟烷相比，Dex聯(lián)合異氟烷可促進類淋巴流入、延緩類淋巴流出。同時，近期研究顯示單次給予Dex可降低腦實質注射示蹤劑的清除效率。本研究結果表明，Dex對類淋巴功能具有顯著積極作用。低劑量Dex可逆轉異氟烷麻醉對類淋巴流入的負面影響，同時對心率與呼吸影響極小，提示長期低劑量Dex無明顯藥理副作用，具備作為安全高效類淋巴功能增強劑的潛力。更高劑量Dex可進一步增強類淋巴流入，但降低類淋巴流出，這與不同麻醉藥對類淋巴系統(tǒng)的作用一致。提示過度腦抑制麻醉或昏迷狀態(tài)反而會損傷類淋巴清除。非快速眼動與快速眼動睡眠交替的自然睡眠狀態(tài)，可能是同時促進類淋巴流入與流出的狀態(tài)。

類淋巴轉運依賴腦活動狀態(tài)，麻醉藥物用于活體成像時可能干擾腦脊液循環(huán)通路。因此，本文采用近紅外二區(qū)成像探究清醒狀態(tài)下類淋巴轉運的變化。經小腦延髓池輸注 BSA@IR-808 后發(fā)現(xiàn)，反復低劑量Dex處理后類淋巴流入增強，腦部類淋巴流入增加，而向頸淋巴結的類淋巴流出減少。相反，成像顯示與生理鹽水組相比，Dex組小鼠頸淺淋巴結內 BSA@IR-808 填充量更低；但全身成像顯示，Dex組血管與器官熒光信號更強，提示Dex組更大比例的小腦延髓池注射 BSA@IR-808 進入體循環(huán)。這些發(fā)現(xiàn)共同提示，慢性低劑量Dex可提升腦部代謝物的類淋巴清除效率。此外，Dex處理可加速小鼠腦部 IR-808AC、IR-808 與外源性 Aβ 的清除，提示Dex可調控類淋巴功能，提升中樞神經系統(tǒng)溶質清除效率。

淋巴功能障礙被廣泛認為是神經退行性疾病發(fā)病的關鍵潛在機制。睡眠剝奪導致 Aβ 蛋白異常蓄積，損傷淋巴功能，該病理過程在人類恢復睡眠后仍不可逆。因此，睡眠限制后給予Dex可通過增強類淋巴循環(huán)，促進蓄積 Aβ 蛋白的清除。本實驗結果顯示，Dex處理可增強睡眠限制小鼠的類淋巴流入，與Dex在睡眠紊亂狀態(tài)下促進 Aβ 清除的假設一致。Dex處理上調AQP4表達，該功能蛋白位于血管周圍間隙星形膠質細胞端足，對促進類淋巴清除起關鍵作用，其表達下調會加重睡眠剝奪小鼠的類淋巴清除障礙。此外，Dex干預可恢復睡眠剝奪小鼠的行為學損傷。Dex抑制神經炎癥反應是重要機制，可減少小膠質細胞過度活化與炎癥因子產生，而二者是睡眠剝奪加劇神經退行性病理的關鍵驅動因素。

 綜上，本研究結果拓展了Dex調控淋巴系統(tǒng)的作用認知，提示低劑量Dex長期使用可同時增強類淋巴流入與清除。這些結果支持Dex可作為促類淋巴增強劑，通過促進腦部清除，為延緩神經退行性疾病進展提供重要前景。

參考文獻

Sun, Xufeng, et al. "Engineering Near-Infrared-II Nanoprobes Reveal Dexmedetomidine Potentiating Brain Waste Clearance in Healthy and Sleep-Restricted Mice." ACS nano 19.39 (2025): 34830-34846.