Direkte Kanülenimplantation in der Cisterna Magna der Schweine

Liquor cerebrospinalis (CSF) ist ein Ultrafiltrat von Blut, das innerhalb und um das zentrale Nervensystem (ZNS) gefunden ^wird1,2. Abgesehen davon, dass es dem Gehirn Auftrieb verleiht oder schädliche mechanische Kräfte absorbiert, spielt CSF auch eine entscheidende Rolle bei der Beseitigung von Stoffwechselabfällen aus dem ^ZNS3. Die Abfallentsorgung wird durch das kürzlich charakterisierte glymphatische System erleichtert, das den konvektiven Fluss von CSF durch das Hirnparenchym über perivaskuläre Räume (PVS) ermöglicht, die durchdringende Arterien ^umgeben3,4,5. Es wurde gezeigt, dass dieser Prozess von Aquaporin-4 (AQP4) abhängig ist, einem Wasserkanal, der hauptsächlich auf den astrozytären Endfüßen exprimiert wird und an das ^PVS4,6 gebunden ist. Die Untersuchung des glymphatischen Systems wird sowohl durch In-vivo– als auch durch Ex-vivo-Bildgebung erreicht, entweder unter Verwendung fortgeschrittener Lichtmikroskopie oder Magnetresonanztomographie (MRT), nachdem ein fluoreszierender/radioaktiver Tracer oder ein Kontrastmittel in das CSF7,8,9,10,11 eingeführt wurde.

Eine effektive Möglichkeit, einen Tracer in das Liquor einzuführen, ohne das Parenchym des Gehirns zu schädigen, ist die Cisterna Magna Cannulation (CMc)^12,13. Eine große Mehrheit aller glymphatischen Studien wurde bisher an Nagetieren durchgeführt und bei höheren Säugetieren wegen der Invasivität von CMc in Verbindung mit der praktischen Einfachheit der Arbeit mit einem kleinen Säugetier vermieden. Darüber hinaus erlauben die dünnen Schädel von Mäusen eine In-vivo-Bildgebung ohne Schädelfenster und ermöglichen anschließend eine unkomplizierte ^{Hirnextraktion11,14}. Experimente, die am Menschen durchgeführt wurden, haben wertvolle makroskopische In-vivo-Daten über die glymphatische Funktion ergeben, stützten sich jedoch auf intrathekale Tracer-Injektionen in die distale Lendenwirbelsäule und verwendeten darüber hinaus MRT, die keine ausreichende Auflösung liefert, um die Mikroanatomie des glymphatischen Systems zu erfassen7,15,16 . Das Verständnis der Architektur und des Ausmaßes des glymphatischen Systems bei höheren Säugetieren ist für seine Übertragung auf den Menschen unerlässlich. Um die glymphatische Translation auf den Menschen zu erleichtern, ist es wichtig, Techniken, die bei Nagetieren durchgeführt werden, auf höhere Säugetiere anzuwenden, um direkte Vergleiche des glymphatischen Systems zwischen Arten mit zunehmender Kognitions- und Gehirnkomplexität zu ^{ermöglichen17}. Schweine- und menschliche Gehirne sind gyrenzephal und besitzen eine gefaltete Neuroarchitektur, während Nagetiergehirne lissenzephal sind und dadurch erhebliche Unterschiede zueinander aufweisen. In Bezug auf die Gesamtgröße sind Schweinegehirne auch eher mit Menschen vergleichbar, da sie 10-15 Mal kleiner sind als das menschliche Gehirn, während Mausgehirne 3.000 Mal kleiner ^sind18. Durch ein besseres Verständnis des glymphatischen Systems bei großen Säugetieren könnte es möglich sein, das menschliche glymphatische System für zukünftige therapeutische Interventionen bei Erkrankungen wie Schlaganfall, Schädel-Hirn-Trauma und Neurodegeneration zu nutzen. Direct CMc in Pigs in vivo ist eine Methode, die die hochauflösende Lichtmikroskopie des glymphatischen Systems bei einem höheren Säugetier ermöglicht. Darüber hinaus ist es aufgrund der Größe der verwendeten Schweine möglich, Überwachungssysteme anzuwenden, die denen in menschlichen Operationen ähneln, so dass es möglich ist, Vitalfunktionen streng zu dokumentieren und zu regulieren, um zu beurteilen, wie diese zur glymphatischen Funktion beitragen.