Direkt kanylimplantation i Cisterna Magna av grisar

Cerebrospinalvätska (CSF) är en ultrafiltrat av blod som finns i och runt centrala nervsystemet (CNS)^1,2. Förutom att ge flytkraft till hjärnan eller absorbera skadliga mekaniska krafter, spelar CSF också en central roll för att rensa metaboliskt avfall från ^CNS3. Avfallsfrigång underlättas av det nyligen karakteriserade glymfatiska systemet som tillåter det konvektiva flödet av CSF genom hjärnan parenkym via perivaskulära utrymmen (PVS), som omger genomträngande artärer3,4,5. Denna process har visat sig vara beroende av aquaporin-4 (AQP4), en vattenkanal som främst uttrycks på den astrocytiska endfeet, bunden till ^PVS4,6. Studien av det glymfatiska systemet uppnås genom både in vivo– och ex vivo-avbildning, med antingen avancerad ljusmikroskopi eller magnetisk resonanstomografi (MRI), efter införandet av en fluorescerande/radioaktiv spårämne eller kontrastmedel i CSF7,8,9,10,11.

Ett effektivt sätt att införa en spårämne i CSF utan att ådra sig skador på hjärnan parenkym är genom cisterna magna cannulation (CMc)^12,13. En stor majoritet av alla glymfatiska studier har hittills utförts på gnagare och undvikits hos högre däggdjur på grund av CMc-invasiviteten kopplad till den praktiska enkelheten att arbeta med ett litet däggdjur. Dessutom tillåter mössens tunna skallar in vivo-avbildning utan behov av ett hjärnskålenfönster och möjliggör därefter en okomplicerad ^{hjärnutvinning11,14}. Experiment som utförts på människor har gett en värdefull makroskopisk in vivo-data om den glymfatiska funktionen, men förlitat sig på intratekal spårämnesinjektioner i den distala ländryggen och dessutom använda MRI som inte ger tillräcklig upplösning för att fånga mikroanatomin det glymfatiska systemet7,15,16 . Att förstå det glymfatiska systemets arkitektur och omfattning hos högre däggdjur är avgörande för dess översättning till människor. För att underlätta glymfatisk översättning till människor är det viktigt att tillämpa tekniker som utförs hos gnagare på högre däggdjur för att möjliggöra direkta jämförelser av det glymfatiska systemet mellan arter av ökande kognition och hjärnans ^{komplexitet17}. Gris och mänskliga hjärnor är gyrencephalic, har en vikt neuroarkitektur, medan gnagare hjärnor är lissencephalic, vilket har betydande skillnad mellan varandra. När det gäller den totala storleken är grishjärnor också mer jämförbara med människor, som är 10-15 gånger mindre än den mänskliga hjärnan, medan mushjärnor är 3 000 gånger ^mindre18. Genom att bättre förstå det glymfatiska systemet hos stora däggdjur kan det vara möjligt att använda det mänskliga glymfatiska systemet för framtida terapeutisk intervention i tillstånd som stroke, traumatisk hjärnskada och neurodegeneration. Direkt CMc hos grisar in vivo är en metod som möjliggör högupplöst ljusmikroskopi av det glymfatiska systemet i ett högre däggdjur. På grund av storleken på de svin som används är det dessutom möjligt att tillämpa övervakningssystem som liknar dem som används vid mänskliga operationer, vilket gör det möjligt att tätt dokumentera och reglera vitala funktioner för att bedöma hur dessa bidrar till den glymfatiska funktionen.