本文要点：类淋巴系统是促进脑废物清除的关键系统，受睡眠和麻醉药物诱导的脑慢振荡调节。右美托咪定(Dex)是一种α2-肾上腺素能受体激动剂，可短期增强慢波脑电图信号和类淋巴流入功能。然而，长期给药情况下Dex对类淋巴功能的作用尚不明确。本研究利用工程化近红外二区纳米探针，探究长期给予Dex对类淋巴系统功能的调节作用。研究开发了三种具有不同白蛋白结合行为的近红外二区探针（BSA@IR-808、IR-808和IR-808AC），用于动态追踪类淋巴系统的流入、流出及脑实质清除过程。近红外二区成像显示，低剂量Dex（75 μg/kg）在不改变生理参数的情况下增强了类淋巴流入功能。长期给药（连续5天）可增强脑脊液向脑实质的流入，并加速脑实质代谢废物的清除。在睡眠剥夺模型中，Dex治疗通过增加非快速眼动睡眠时长和恢复脑脊液流入功能，挽救了睡眠剥夺诱导的类淋巴系统功能障碍。Dex治疗可增加水通道蛋白-4(AQP4)表达并减轻神经炎症，从而改善睡眠剥夺相关的行为障碍。本研究表明，长期低剂量Dex通过麻醉介导的脑清除机制增强了类淋巴系统功能，这为神经退行性疾病提供了潜在的治疗策略。

在本研究中，筛选并优化了三种具有可调白蛋白亲和力的近红外二区纳米探针，用于可视化类淋巴流动。（i）BSA@IR-808（预形成的白蛋白-染料复合物）可报告脑脊液向血管周围间隙的流入及向颈浅淋巴结的引流；（ii）IR-808AC（逃避白蛋白结合的荧光团）能够直接实时可视化脑实质溶质清除过程；（iii）IR-808（寻求白蛋白结合的荧光团）则被设计用于追踪溶质从脑实质进入血液循环的清除动态（方案1A、B）。通过使用这些工程化荧光团监测类淋巴系统的三个关键阶段，研究者发现每日注射Dex（75 μg/kg，约20:00，持续5天）可增强类淋巴流入与清除功能（方案1C）。

方案1. 构建NIR-II纳米探针阐明Dex如何通过增强淋巴功能塑造大脑健康

进一步地，研究者在长期睡眠限制小鼠模型中（伴或不伴每日Dex（75 μg/kg）治疗）研究了类淋巴流入功能，以明确低剂量Dex治疗能否缓解长期睡眠剥夺诱导的类淋巴系统功能障碍，结果表明每日低剂量Dex治疗可恢复睡眠限制引起的类淋巴系统功能障碍。此外，免疫荧光染色显示，Dex干预可上调睡眠剥夺小鼠水通道蛋白-4（AQP4）的表达并减轻神经炎症。这种功能恢复伴随着行为学的改善，莫里斯水迷宫、新物体识别和旷场实验均表明Dex逆转了睡眠剥夺诱导的认知损伤。这些发现对于深入理解Dex诱导的慢振荡及睡眠在类淋巴功能中的作用具有广泛意义。

图1. 具有可调节白蛋白寻找能力的NIR-II纳米探针，用于按需评估淋巴功能

首先，研究者构建了三种蛋白结合亲和力不同的近红外二区荧光分子：BSA@IR-808、IR-808AC、IR-808。检测三种探针在脑类淋巴通路中的流动动力学。经小脑延髓池（CM）注射进入脑脊液后，血管周围循环通过不同机制选择性转运这些近红外二区荧光分子（图1A）。具体而言，BSA@IR-808 沿皮质表面血管周围间隙快速高效流动，提示其优先在此区域转运。相反，IR-808AC 在血管周围间隙内迁移受限，但可快速经血管周围间隙扩散至周围脑实质。与 IR-808AC 不同，IR-808 可显著进入并沿血管周围间隙移动（图1B–D），这是由于其与脑脊液中内源性白蛋白的原位结合。荧光强度归一化增量的定量分析显示，BSA@IR-808 组斜率显著高于 IR-808 与 IR-808AC 组，进一步证实 BSA@IR-808 优先沿血管周围间隙流动（图1C）。为探究这些示踪剂的脑实质穿透能力，研究者对离体全脑样本与脑切片进行成像分析。结果一致显示，BSA@IR-808 与 IR-808 主要填充穿透性血管周围间隙，而 IR-808AC 快速经血管周围间隙扩散至周围脑实质（图1E）。

 此外，三种示踪剂呈现不同的清除模式：直接注射入脑实质后，IR-808AC 经类淋巴通路快速从脑部清除；而 IR-808 与 BSA@IR-808 则在脑实质内长时间滞留并蓄积。为探究蛋白结合能力对上述差异流动行为的影响，分别向脑室内注射三种探针后，经小脑延髓池穿刺收集脑脊液，采用凝胶电泳评估蛋白结合能力。结果显示，IR-808AC 在脑脊液中主要以游离态存在，而 IR-808 同时以游离染料与白蛋白 - IR-808 复合物形式存在（图1G）。脑脊液引流至颈淋巴结在将溶质从脑内清除进入血流中起着关键作用。为了可视化这一过程，研究者对小鼠进行脑池内注射BSA@IR-808、IR-808和IR-808AC，并以10分钟为间隔，对颈浅淋巴结进行60分钟的成像。定量分析显示，BSA@IR-808表现出最高的信噪比（图1H–J）。因此，为了直观可视化GS的流入功能并进行定量分析，我们使用了BSA@IR-808，它能够快速高效地沿大脑皮质表面的PVS移动。

图2. 通过CM注射BSA@IR-808，探讨Dex对淋巴系统流入的剂量依赖性影响

为探究不同剂量Dex对小鼠脑脊液动力学的影响，腹腔注射系列剂量Dex（15 μg/kg~2 mg/kg）后，经小脑延髓池实时注射 BSA@IR-808 并成像（图2A）。定量分析显示，BSA@IR-808 流入呈剂量依赖性增强，伴随血管周围间隙荧光覆盖范围逐渐扩大（图2B，C）。离体脑成像与冠状切片荧光定量证实该剂量依赖性增强趋势（图2D，E）。脑切片中 BSA@IR-808 的均匀分布提示，Dex对类淋巴流入的增强是全脑效应，而非区域效应（图2D）。为评估不同剂量对脑脊液引流的影响，在完成脑脊液流入成像后无创监测颈浅淋巴结。结果显示，颈浅淋巴结引流模式与类淋巴流入模式相反（图2F）：高剂量Dex抑制 BSA@IR-808 向颈浅淋巴结的引流，低剂量则促进该过程（图2G）。与单独使用异氟烷（ISO）、水合氯醛（CH）或乌拉坦 + 阿托品（U/A）麻醉方案相比，低剂量Dex（75 μg/kg）可增强脑脊液流入，且未明显降低脑脊液引流。

 既往研究表明，Dex通过改变小鼠呼吸与心率调控脑脊液动力学。研究者监测四组剂量与生理盐水对照组的上述指标变化。结果显示（图2H，I），低剂量（15、75 μg/kg）无明显改变，高剂量（200 μg/kg、2 mg/kg）则显著降低呼吸与心率。此外，脑电图（EEG）分析显示，注射不同剂量Dex（0~2 mg/kg）后 2 小时内，δ 波功率（0.5−4 Hz）呈剂量依赖性升高。15 μg/kg 组 δ 波功率与对照组无显著差异，75 μg/kg 组则显著升高。基于脑脊液流动模式与生理指标分析，我们推测每日低剂量Dex可长期增强类淋巴循环效率，并可能恢复慢性类淋巴循环功能障碍。

图3. 长期给药低剂量Dex增强清醒小鼠的菌管涌入

异氟烷麻醉下完成小鼠小脑延髓池置管，清醒状态下经植入导管以 1 μL/min 速度输注 BSA@IR-808，持续 7 分钟，输注完成即刻采集第 1 张图像（记为 0 分钟），90 分钟内每 30 分钟监测一次类淋巴流入，终点采集颈浅淋巴结图像，随后取脑组织进行成像与切片（图3A)。

 定量分析显示，与生理盐水组相比，Dex组类淋巴示踪剂流入显著增强（图3B、C、E)。Dex组颈浅淋巴结周围荧光信号较低，提示连续Dex处理可能抑制脑脊液向颈浅淋巴结的引流（图3B，D）。为验证该推测，研究者检测 90 分钟内 BSA@IR-808 在血液与代谢器官中的分布。全身成像显示，与生理盐水组相比，Dex组血管与肝脏荧光信号更强（图3F–H），提示长期低剂量Dex可促进携带 BSA@IR-808 的脑脊液经类淋巴通路引流至血液与代谢器官，从而使颈浅淋巴结荧光信号降低。离体器官成像进一步证实该结论（图3F）。

图4. 在清醒小鼠中长期施用低剂量Dex增强脑实质清除

由于小脑延髓池注射的 BSA@IR-808 可绕过脑实质，研究者直接将 IR-808AC 注射入脑实质，进一步证实连续低剂量Dex对脑溶质清除的作用。小鼠自由活动，连续活体成像，间隔 60 分钟（图4A，B）。与生理盐水组相比，Dex组荧光信号下降更快，提示清除速率更快（图4B，C）。此外，离体全脑成像显示，Dex组 IR-808AC 滞留更少（图4D，E）。脑切片中 IR-808AC 残留量成像进一步证实该结果，与离体及在体脑成像结果一致（图4D，F）。

 随后研究者评估Dex是否促进脑溶质向血液的清除，将 IR-808 注射入脑实质。IR-808 清除入血液循环后可与白蛋白共价结合，在循环中保持稳定（图4G）。通过监测股血管荧光信号变化定量清除效率(图 4H)。成像期间，Dex组股血管 IR-808 荧光信号始终高于生理盐水组(图4I)。完成股血管监测后，小鼠自由活动 24 小时，随后进行全身与离体器官成像（图4J，K）。Dex组全身与离体器官荧光信号更强（图4L），表明更多 IR-808 从脑部清除至血液循环。此外，将异硫氰酸荧光素（FITC）标记的 β- 淀粉样蛋白（Aβ1-42）直接注射入Dex组与对照组小鼠海马区，注射 2 小时后定量 FITC 荧光强度，评估长期低剂量Dex对类淋巴清除的影响。结果显示，长期低剂量Dex可通过类淋巴系统增强毒性蛋白清除，减少 Aβ 沉积。综上，长期低剂量Dex不仅增强类淋巴流入能力，还可提升脑部代谢废物清除的功能效率。

图5. 慢性SD小鼠中Dex增强型淋巴体流入的施用

既往研究表明，睡眠限制会损伤脑脊液沿血管周围间隙的流动。为探究低剂量Dex对睡眠限制诱导的类淋巴流入障碍的治疗潜力，研究者对小鼠实施每日 12 小时睡眠剥夺方案（8:00−20:00），连续5 天，该方案可几乎完全剥夺快速眼动睡眠、部分剥夺非快速眼动睡眠，20:00 至次日8:00 为恢复期。Dex处理组（SD+Dex）每日 20:00 腹腔注射Dex（75μg/kg），对照组睡眠剥夺后注射生理盐水，每日记录小鼠体重（图5A）。第6 天经小脑延髓池输注 BSA@IR-808 评估类淋巴流入。活体成像显示，与对照组相比（图5B，C），SD+Dex组小鼠类淋巴流入显著增强，提示Dex可逆转睡眠剥夺诱导的类淋巴转运损伤。离体全脑与脑切片成像证实该结论，SD+Dex 组脑实质示踪剂蓄积量高于睡眠剥夺组（图5D，F）。与生理盐水处理的睡眠剥夺小鼠相比，Dex可调控睡眠结构，延长非快速眼动睡眠时间，抑制快速眼动睡眠（图5G）。上述结果支持Dex诱导的慢波状态与类淋巴功能增强存在因果关系，提示药物诱导的慢波主导状态可缓解睡眠剥夺诱导的类淋巴功能不足。

图6. Dex处理能改善AQP4表达，抑制炎症反应，恢复服务犬小鼠的行为

为探究Dex增强类淋巴清除效率的神经保护作用及机制，将小鼠随机分为四组：对照组、Dex组、睡眠剥夺组、睡眠剥夺 + Dex组(图6A)。连续 5 天睡眠剥夺与处理后，与对照组相比，睡眠剥夺组小鼠皮质血管周围AQP4 表达显著降低；SD+Dex 组AQP4表达恢复至对照组水平，单独Dex组AQP4 表达较对照组升高，但无统计学差异。（图6B，C）综上，AQP4表达上调是Dex增强类淋巴功能的关键因素。行为学数据显示，睡眠剥夺可诱导学习与认知行为损伤，Dex干预可促进功能恢复。连续 5 天干预与睡眠剥夺后，进行旷场实验（OFT）、新物体识别实验（NOR）、莫里斯水迷宫实验（MWM）。旷场实验显示，与对照组相比，睡眠剥夺组小鼠出现焦虑样行为，旷场中央区停留时间显著缩短（图6D–F）；Dex处理可使睡眠剥夺小鼠自主活动恢复至基线水平。新物体识别实验显示，睡眠剥夺后认知损伤持续存在，表现为探索新物体时间减少；水迷宫实验显示学习能力下降（图6G–I）。Dex处理可改善认知功能，逆转睡眠剥夺诱导的认知障碍。相反，无神经损伤的对照组与Dex组在所有认知维度均保持稳定基线水平（图6J–L）。

此外，研究者对小胶质细胞标志物 Iba-1 进行免疫荧光染色，并定量脑组织炎症因子含量。免疫荧光结果显示，睡眠剥夺可激活小胶质细胞，Dex处理可显著抑制其活化，提示神经免疫稳态恢复。健康小鼠经Dex处理后，小胶质细胞活性与对照组无差异。此外与对照组相比，健康小鼠经Dex处理后，抗炎因子轻度升高、促炎因子轻度降低，（图6M)。

结论

本研究旨在阐明长期低剂量Dex对脑部类淋巴系统的积极作用。为此，研究者首先开发多种近红外二区探针，系统研究长期低剂量Dex对类淋巴流入与清除的影响。以近红外二区探针作为脑脊液示踪剂，证实单次低剂量Dex可恢复异氟烷麻醉小鼠的类淋巴流入，且不改变心率与呼吸频率。此外，研究发现小鼠长期低剂量Dex处理可增强类淋巴流入与清除，并恢复睡眠限制小鼠的类淋巴功能缺陷。

本文证实 BSA@IR-808 可快速经皮质表面血管周围间隙进入穿透性血管周围间隙；IR-808 因在脑脊液中与白蛋白结合，优先沿皮质表面血管周围间隙移动；小脑延髓池注射后，IR-808AC 在血管周围间隙内迁移受限。实质注射后，与其他探针相比，IR-808AC 经类淋巴循环快速清除。此外，这些示踪剂在近红外二区发射明亮荧光，大幅降低感兴趣区（ROIs）的自发荧光干扰，为活体无创可视化类淋巴循环动态变化提供方法。

借助近红外二区成像，研究者观察到与单独异氟烷相比，Dex联合异氟烷可促进类淋巴流入、延缓类淋巴流出。同时，近期研究显示单次给予Dex可降低脑实质注射示踪剂的清除效率。本研究结果表明，Dex对类淋巴功能具有显著积极作用。低剂量Dex可逆转异氟烷麻醉对类淋巴流入的负面影响，同时对心率与呼吸影响极小，提示长期低剂量Dex无明显药理副作用，具备作为安全高效类淋巴功能增强剂的潜力。更高剂量Dex可进一步增强类淋巴流入，但降低类淋巴流出，这与不同麻醉药对类淋巴系统的作用一致。提示过度脑抑制麻醉或昏迷状态反而会损伤类淋巴清除。非快速眼动与快速眼动睡眠交替的自然睡眠状态，可能是同时促进类淋巴流入与流出的最优状态。

类淋巴转运依赖脑活动状态，麻醉药物用于活体成像时可能干扰脑脊液循环通路。因此，本文采用近红外二区成像探究清醒状态下类淋巴转运的变化。经小脑延髓池输注 BSA@IR-808 后发现，反复低剂量Dex处理后类淋巴流入增强，脑部类淋巴流入增加，而向颈淋巴结的类淋巴流出减少。相反，成像显示与生理盐水组相比，Dex组小鼠颈浅淋巴结内 BSA@IR-808 填充量更低；但全身成像显示，Dex组血管与器官荧光信号更强，提示Dex组更大比例的小脑延髓池注射 BSA@IR-808 进入体循环。这些发现共同提示，慢性低剂量Dex可提升脑部代谢物的类淋巴清除效率。此外，Dex处理可加速小鼠脑部 IR-808AC、IR-808 与外源性 Aβ 的清除，提示Dex可调控类淋巴功能，提升中枢神经系统溶质清除效率。

淋巴功能障碍被广泛认为是神经退行性疾病发病的关键潜在机制。睡眠剥夺导致 Aβ 蛋白异常蓄积，损伤淋巴功能，该病理过程在人类恢复睡眠后仍不可逆。因此，睡眠限制后给予Dex可通过增强类淋巴循环，促进蓄积 Aβ 蛋白的清除。本实验结果显示，Dex处理可增强睡眠限制小鼠的类淋巴流入，与Dex在睡眠紊乱状态下促进 Aβ 清除的假设一致。Dex处理上调AQP4表达，该功能蛋白位于血管周围间隙星形胶质细胞端足，对促进类淋巴清除起关键作用，其表达下调会加重睡眠剥夺小鼠的类淋巴清除障碍。此外，Dex干预可恢复睡眠剥夺小鼠的行为学损伤。Dex抑制神经炎症反应是重要机制，可减少小胶质细胞过度活化与炎症因子产生，而二者是睡眠剥夺加剧神经退行性病理的关键驱动因素。

 综上，本研究结果拓展了Dex调控淋巴系统的作用认知，提示低剂量Dex长期使用可同时增强类淋巴流入与清除。这些结果支持Dex可作为促类淋巴增强剂，通过促进脑部清除，为延缓神经退行性疾病进展提供重要前景。

参考文献

Sun, Xufeng, et al. "Engineering Near-Infrared-II Nanoprobes Reveal Dexmedetomidine Potentiating Brain Waste Clearance in Healthy and Sleep-Restricted Mice." ACS nano 19.39 (2025): 34830-34846.

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