One of astonishing aspects of our brain is the lack of a classical lymphatic system. This fact has been suspected for a long time by researchers, since the brain comprises around 20% of total energy consumption in our body. Perivascular drainage has been pointed as a candidate of lymphatic-like function. Perivascular drainage is the drainage phenomenon that interstitial fluid and solutes are drained along vessel wall in mammalian brains and one of clearance mechanisms in central nervous system. The driving force of this lymphatic-like phenomenon is arterial pulsation driven by heart. Therefore, impaired perivascular drainage has been considered one of the causes of Alzheimer diseased accumulated amyloid beta in brain parenchyma. Despite of many researchers’ interest, little is known about perivascular drainage. In addition, there are continuous debates whether drainage is occurred along arterial walls or vein walls. Recent studies was performed by multiphoton microscopy in vivo. Using multiphoton microscopy limits the temporal and spatial information at a narrow field of view. Therefore, I suggest new methods to observe perivascular drainage in macroscopic scale for a long time period. The microinjection of FITC conjugated dextran(4kDa) into mouse cerebral cortex is used to understand dextran movement within brain dynamic environment. 2.6 mm diameter of pizza and donut shaped mask is divided by vessel type and analyzed based on it’s signal change and distribution within mask. The differences of velocity and distribution of FITC-conjugated dextran between vein and artery masks reflect the degree of perivascular drainage. These differences can be use for new parameters of perivascular drainage. Distribution of FITC-dextran distribution within whole mask gives information about the dominant direction within brain. In these experiments, FITC-dextran dominantly flowed in to arteries. In Alzheimer mouse, the differences of signal change and FITC distribution between vein and artery masks was decreased. It means that the perivascular drainage function is decreased in Alzheimer mouse model.
혈관주위배액이란 대뇌피질에서 뇌안의 대사산물들이나 작은 분자량의 펩티드들이 혈관 바깥의 혈관주위공간에서 조직액과 함께 혈관과 반대되는 방향으로 피질을 빠져나가는 현상을 의미한다. 혈관주위배액현상이 있다고 알려진지는 오래되었으나 그 현상을 정량화할 수 있는 지표에 대해서는 합의된 방법이 없었다. 뿐만 아니라 이 혈관주위 배액현상이 동맥벽을 타고 지주막하공간으로 빠져나가는지 정맥주변을 통해서 지주막하 공간으로 빠져나가는지, 그 방향성에 대해서도 상반된 결과들이 보고되어 논쟁이 있는 상황이다. 기존의 이광자 현미경을 이용한 관찰방법은 혈관주위배액현상을 파악하는데 시공간적인 정보가 다소 부족한 측면이 있다. 따라서 두개골 창을 제작하고 형광물질이 부착된 덱스트란을 중심에 주사하여 두개골 창 전체영역에서 6시간동안 이미지를 얻는 방식을 이용하여서 혈관 주위배액현상을 관찰하였다. 혈관주위배액현상은 크게 두 가지 방법으로 정량화를 하였는데, 특정 혈관으로 이동하는 강한 힘이 존재한다면 대뇌에 주입된 형광물질이 특정혈관으로 더 많은 양이 이동하게 될 것이고, 이로 인해서 방사형으로 확산되는 경향성이 깨질 것이라는 점에 착안점을 두었다. 또 하나는 혈관배수현상이 있는 혈관쪽으로는 형광물질의 이동이 더 빠르게 일어나게 되고 이로 인해서 그 영역에서 형광세기 변화가 빠르게 감소할 것이라는 것에 착안점을 두었다. 형광물질이 주입된 곳을 중심으로 구형의 마스크를 제작하고 이는 8조각으로 나눈 뒤, 그 안에 포함된 혈관의 종류에 따라서 동맥, 정맥 영역으로 분리하였다. 동맥과 정맥 영역에서 형광세기 변화의 차이와, 동맥영역에서의 형광세기 평균값과 정맥영역에서의 형광세기 평균값을 비교한 것을 혈관주위 배액현상의 지표로 사용하였다. 본 실험에서는 동맥쪽으로 혈관주위배액현상이 일어난다는 의견을 지지하는 결과를 얻을 수 있었다. 해당 지표를 알츠하이머 생쥐 모델에도 적용하였는데, 혈관주위배액현상이 감소하였다는 결과를 얻어서 알츠하이머 질병에서 혈관주위배액현상이 영향력이 있음을 알 수 있었다. 혈관주위배액현상이 뇌안에 과도하게 펩티드가 쌓이는 다른 질병에도 적용할 수 있다는 점을 감안하면, 새롭게 제안한 지표가 신경병성 연구에서도 유용하게 사용될 수 있을 것이다.
