Cell Discovery：温州医科大学联合浙江大学发现40 Hz闪光通过腺苷信号增强小鼠脑类淋巴流动

类淋巴系统被认为是大脑环境稳态的基础，该系统主要负责脑脊液（CSF）在脑实质中的流动，并清除代谢废物。它涉及CSF沿着血管周围空间流入脑实质，通过星形胶质细胞终足上的水通道蛋白- 4（AQP4）的极化分布实现CSF与组织间液（ISF）的交换，随后通过淋巴系统清除CSF和细胞外废物。该系统紊乱可能导致致病蛋白在大脑中的累积，这与多种脑部损伤和神经退行性疾病的发病机制密切相关。然而，当前对类淋巴系统调节的理解是有限的，这阻碍了基于淋巴治疗衰老和神经退行性疾病的发展。

高频感觉刺激被认为是一种有前途的非侵入性策略，可以调节大脑功能，在各种病理条件下都能带来益处。40 Hz闪光会导致初级视觉皮层和其他大脑区域的细胞外腺苷水平强劲而持续地增加，40 Hz闪光可促进睡眠，当淋巴系统最活跃时腺苷受体（A_2AR）信号传导在控制淋巴系统方面具有独特的优势，因为它在睡眠中发挥稳态调节器的作用及调控AQP4极化的能力和脑血流量，这些因素都是支持类淋巴流动的关键因素。40 Hz闪光、增强的腺苷信号传导和睡眠之间的这种新关系增强了类淋巴流动，基于这一原理，作者提出 40 Hz闪光可以通过腺苷信号传导促进类淋巴流动的科学假说。

2024年8月6日，温州医科大学附属眼视光医院陈江帆教授团队和浙江大学医学院白瑞良教授团队在Cell Discovery上发表题为“40 Hz light flickering facilitates the glymphatic flow via adenosine signaling in mice”的研究论文，作者通过瑞沃德生产的激光散斑血流成像系统对野生小鼠和A_2AR敲除小鼠40 Hz闪光处理后的脑血流量（CBF）进行监测。该研究证实了40 Hz闪光在不依赖麻醉和睡眠的情况下增强了脑类淋巴系统流动，这归功于星形胶质细胞AQP4的极化和动脉血管运动的增强。腺苷受体（A_2AR）被认定是40 Hz闪光引起类淋巴流动增强的神经化学基础。这一研究结果将 40 Hz闪光确立为一种新的非侵入性策略，将腺苷信号确立为增强类淋巴流动的重要调节剂，具有治疗缓解神经系统疾病的转化潜力，具有促进睡眠的明显优势，具有显著的安全性并且起效迅速。

图1. 40 Hz 闪光通过增加动脉血管运动增强类淋巴流动

由于血管运动是脑脊液沿血管旁通路进入脑实质的驱动力，作者评估了40 Hz闪光对血管运动的影响，观察到清醒小鼠的动脉血管运动在40 Hz闪光处理30分钟后显着增加。类淋巴流动与脑血流量（CBF）具有相关性，CBF是类淋巴流动的驱动力。因此，作者使用了瑞沃德激光散斑血流成像系统监测脑血流的变化，激光散斑结果显示，野生型（WT）小鼠经过40 Hz闪光处理后，皮质CBF显着增加（图1 e，f）。由于淋巴流量还取决于心血管和血流动力学因素， 作者测试了40 Hz闪光对血压和心率的影响，血流动力学监测显示，WT小鼠在40 Hz闪光前后血压或心率没有显着差异（图1 g-j）。因此，40 Hz的闪光似乎通过血管运动和CBF来增强类淋巴流动，而不会影响血压或心率。

图2. 腺苷受体（A_2AR）介导 40 Hz闪光诱导类淋巴流动的增加

腺苷通过腺苷受体（A_2AR）和a1受体（A1R）协调适应性反应。为了探究哪种腺苷受体在40 Hz闪光增强类淋巴系统的效应中起作用，作者进一步进行了研究。研究首先观察到，40 Hz闪光显著增加了全脑提取物中的A_2AR的蛋白表达（图2 a，b），A1R的蛋白表达没有显著变化（图2 a，c）。在进一步的实验中发现，A_2AR敲除的转基因小鼠在40 Hz闪光下没有表现出类淋巴流动增加（图2 d，f）。鉴于A_2AR控制CBF的能力，作者通过激光散斑血流成像系统监测小鼠的CBF，作者发现在A_2AR敲除小鼠中，这种由40 Hz闪光引发的CBF增加被消除了（图2 g，i）。A2AR-AQP4的相互作用通过培养的皮层星形胶质细胞中免疫共沉淀AQP4和A_2AR进一步得到加强（图2 n）。

总之，该研究揭示了 40 Hz 闪光促进类淋巴流动的作用及其机制，为神经障碍的治疗提供了新的思路和方向。

研究证明了40 Hz闪光增强了小鼠的类淋巴流动。并行使用三种独立方法来评估类淋巴流动，即荧光示踪、体内双光子显微镜和 DCE-MRI，证实了这一结论。

由于淋巴系统在衰老和各种神经障碍中会恶化，导致认知下降和蛋白质病变，该研究结果确立了40 Hz闪光作为增强类淋巴流动的新型非侵入性策略，腺苷信号作为重要的调节因子，具有治疗神经障碍的潜力，且具有促进睡眠、安全性高和起效快等优点。

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