Cell: 脑膜淋巴管的功能新发现！研究报道“脑膜淋巴管-小胶质细胞轴”调节突触生理机能的新机制

脑膜淋巴管是脑脊液的主要排出途径，其功能障碍与多种神经退行性疾病相关。先前的研究表明，脑膜淋巴管功能失调会引发行为变化，但这些变化背后的神经机制一直未明确。

2025年3月21日美国华盛顿大学脑免疫学与神经胶质细胞研究中心Jonathan Kipnis团队在Cell杂志发表文章: Meningeal lymphatics-microglia axis regulates synaptic physiology，揭示了脑膜淋巴管-小胶质细胞轴调节突触生理机能。

此前，2021年，Jonathan Kipnis 团队 在《Nature》上发表了题为“Meningeallymphatics affect microglia responses and anti-Aβimmunotherapy”的论文，探讨了脑膜淋巴管引流功能的改变是否会影响AD的免疫治疗效果。Nature：新发现！脑膜淋巴管影响抗Aβ免疫治疗和阿尔兹海默症病理的发展

脑膜淋巴管的长期损伤会改变大脑皮层兴奋性和抑制性突触输入的平衡，同时伴随着记忆任务方面的缺陷。由淋巴管功能障碍所引发的这些突触和行为变化是由小胶质细胞介导的，会导致IL-6表达增加，IL-6通过反式白细胞介素6信号传导和经典白细胞介素6信号传导的共同作用驱动抑制性突触表型的产生。恢复老年小鼠的脑膜淋巴管功能，可以逆转与衰老相关的突触和行为变化。作者的研究结果表明，脑膜淋巴管功能失调会通过一种依赖白细胞介素6的机制对大脑皮层神经回路产生不利影响，并且确定了一个潜在的靶点可用于治疗与衰老相关的认知衰退。

图1  dCLN连接会改变突触的兴奋/抑制输入平衡，并导致记忆缺陷

通过手术结扎将脑脊液引流至深颈淋巴结（dCLN）的传入淋巴管以模拟脑膜淋巴管功能障碍，在4周后评估小鼠行为和电生理特征分析。在新物体识别测试和Y迷宫实验中，dCLN结扎小鼠存在记忆形成或提取障碍，而在旷场实验、高架十字迷宫实验、三箱社交实验和强迫游泳实验中，dCLN结扎小鼠在运动能力、焦虑、社交和抑郁样行为方面与对照组无显著差异。对内侧前额叶皮层（mPFC）进行电生理记录，发现dCLN结扎小鼠皮层II/III层锥体神经元的mIPSC频率降低约20% ，海马CA1区突触也有类似变化，而mEPSC相关参数无变化；蛋白质分析显示抑制性突触前、后成分减少，兴奋性突触分子水平不变；在无药物阻断剂时，dCLN结扎小鼠的sIPSC频率和幅度均降低，诱发的抑制性突触后电流与兴奋性突触后电流比值（IPSC/EPSC）也降低。通过GAD67免疫染色和对小清蛋白阳性（PV+）神经元计数，发现dCLN结扎未改变抑制性神经元数量；使用Pvalb-tdtomato小鼠发现dCLN结扎未影响Pvalb+（tdTomato+）神经元及相邻tdTomato-神经元的内在特性，表明dCLN结扎导致的兴奋/抑制突触输入失衡是由突触网络变化而非细胞数量或内在特性改变引起。

图2 小胶质细胞介导了dCLN结扎小鼠的突触和行为表型

由于脑膜淋巴管负责引流脑脊液，作者分析了假手术组和dCLN结扎小鼠的脑脊液蛋白质组和代谢组。在结扎dCLN传入淋巴管后，补体信号级联分子、几种甘油三酯类物质的含量有上升趋势，同时肌苷、腺苷酸（AMP）和丙酰肉碱的含量也有所增加。这些代谢物可能会与脑实质中的神经元或非神经元细胞相互作用，引发相关反应进而导致突触和行为异常。小胶质细胞作为大脑中的常驻巨噬细胞，会对脑膜淋巴管的变化做出反应，并通过一系列已提出的机制（包括吞噬作用、细胞外基质重塑和调整放电活动）来监测神经回路活动，从而优化神经回路。为了验证小胶质细胞对于在脑膜淋巴管功能失调的小鼠中观察到的行为和突触表型是否必要，将dCLN结扎与小胶质细胞耗竭实验相结合。

CSF1R信号传导对于包括小胶质细胞在内的巨噬细胞的存活至关重要。从dCLN结扎/假手术当天开始，将CSF1R拮抗剂PLX5622与小鼠的食物混合后喂食小鼠。四周后，小胶质细胞在整个大脑中大量耗竭，并且在dCLN结扎小鼠中观察到的行为和突触改变消失而对运动能力没有影响。为了确认小胶质细胞在介导dCLN结扎小鼠的突触表型中的作用，作者结扎了Csf1r-FIRE增强子敲除（KO）（Csf1r△FIRE/△FIRE）小鼠的dCLN传入血管，这类小鼠在保留其他巨噬细胞群的同时缺乏小胶质细胞。Csf1r△FIRE/△FIRE小鼠在dCLN结扎后mIPSC频率没有变化，而Csf1rWT/WT同窝对照小鼠的mIPSC频率降低。

图3 在IL-6基因敲除小鼠中，dCLN结扎所导致的突触和行为表型消失

为了探究调控抑制性突触的潜在小胶质细胞机制，作者采用PCR来评估细胞因子水平、IL-6、IL-10、干扰素γ（Ifng）和白细胞介素17α（Il17a）），并确定与假手术小鼠相比，dCLN结扎小鼠的前额叶皮层（PFC）中IL-6的表达增加了3.5倍。富集的皮层CD11b+细胞部分在dCLN结扎后也显示出IL-6表达升高了4至6倍。使用PLX5622处理后，IL-6表达的增加被消除。IL-6可通过改变γ-氨基丁酸（GABA）受体的运输和/或内吞作用，特异性地降低抑制性突触反应。与假手术的IL-6基因敲除小鼠相比，dCLN结扎的IL-6基因敲除小鼠的mIPSC频率显著升高。此外，在新物体识别测试中，dCLN结扎的IL-6基因敲除小鼠对新物体的探索时间比对熟悉物体的探索时间更长，且其运动能力没有改变。IL-6基因敲除本身并没有改变小胶质细胞的密度、体积以及CD68+细胞的体积。这些结果表明IL-6信号传导可能是dCLN结扎表型的潜在介导因素。 

图4 增强老年小鼠的脑膜淋巴管功能可减轻与衰老相关的突触和行为改变

衰老会损害啮齿动物和人类脑膜淋巴管的结构和功能，且增强老年小鼠脑膜淋巴管功能可改善空间记忆。通过测量发现，与2月龄的年轻小鼠相比，20-24月龄的老年小鼠mPFC II/III层锥体细胞的mIPSC和mEPSC频率分别下降了22%和46%，但幅度不受影响。VEGF-C处理增加了淋巴管内皮透明质酸受体1（Lyve1）阳性区域的覆盖范围，且对大脑和硬脑膜中的免疫细胞群体无重大影响。与注射EGFP的对照组相比，VEGF-C处理恢复了老年小鼠mPFC中降低的mIPSC频率，mEPSC的频率和幅度不受影响，sE/IPSCs频率均增加，老年动物在新物体识别测试中的表现改善，同时老年小鼠中IL-6和TnF-α水平降低。假手术组中接受VEGF-C处理的小鼠mIPSC频率比接受EGFP处理的小鼠增加，而dCLN结扎消除了VEGF-C处理的效果，表明该效果确实是通过增强淋巴管功能介导的。 

Summary：

总的来说，脑膜淋巴管功能失调会通过调节抑制性突触输入来影响神经回路，从而导致兴奋/抑制（E/I）平衡失调。此外，该研究还凸显了以脑膜淋巴管为靶点来治疗与衰老相关的认知衰退的潜在治疗价值。