Re: 글림프계 glymphatic system와 뇌질환의 관계 2023년 !!

[문형철]

REVIEW article

Front. Aging Neurosci., 15 June 2023

Sec. Cellular and Molecular Mechanisms of Brain-aging

Volume 15 - 2023 | https://doi.org/10.3389/fnagi.2023.1179988

This article is part of the Research TopicSystem Approaches to Advance Drug Discovery Against Aging and Age-Related DiseasesView all 6 articles

The glymphatic system: a new perspective on brain diseases

• Beijing Key Laboratory of Pharmacology of Chinese Materia Medic, Institute of Basic Medical Sciences of Xiyuan Hospital, China Academy of Chinese Medical Sciences, Beijing, China

The glymphatic system is a brain-wide perivascular pathway driven by aquaporin-4 on the endfeet of astrocytes, which can deliver nutrients and active substances to the brain parenchyma through periarterial cerebrospinal fluid (CSF) influx pathway and remove metabolic wastes through perivenous clearance routes. This paper summarizes the composition, overall fluid flow, solute transport, related diseases, affecting factors, and preclinical research methods of the glymphatic system. In doing so, we aim to provide direction and reference for more relevant researchers in the future.

글림프계는

성상교세포 말단에 있는

아쿠아포린-4에 의해 구동되는

뇌 전체의 혈관 주위 경로 brain-wide perivascular pathway로,

동맥 주위 뇌척수액(CSF) 유입 경로를 통해

영양분과 활성 물질을 뇌실질로 전달하고

혈관 주위 제거 경로 perivenous clearance routes를 통해 대사 노폐물을 제거할 수 있습니다.

본 논문에서는 글리프계의 구성, 전반적인 체액 흐름, 용질 수송, 관련 질환, 영향 인자, 전임상 연구 방법 등을 정리하였습니다. 이를 통해 향후 관련 연구자들에게 방향성과 참고자료를 제공하고자 합니다.

1. Introduction

It is traditionally believed that the lymphatic system doesn’t exist in the central nervous system (Nedergaard and Goldman, 2016). Thus, cell debris, potential neurotoxic proteins, and other metabolites with large molecular weight are considered to be removed in a different clearance pathway than brain vasculature. In 2012, the Nedergaard (Iliff et al., 2012) group found that cerebrospinal fluid (CSF) can enter brain parenchyma and exchange with brain interstitial fluid (ISF) in the presence of aquaporin-4 (AQP4) on astrocytes. Likewise, when the mixed fluid was drained from the brain, Amyloid-β (Aβ) was transported along with the outflow. Since the function of this “drainage” pathway is similar to that of the lymphatic system and supported by astrocytes, it was named the glymphatic system sooner after glia (Jessen et al., 2015).

Since last decade, many researchers in the field of neurology, neurodegenerative diseases and physiology have aimed to study and develop the glymphatic system, providing a brand-new perspective for us to understand brain diseases: the overall fluid flow of the brain rather than a specific lesion or structure. Herein, we summarized the components of the glymphatic system, the fluid circulation mode within this system, how pathogenic solutes are transported in certain diseases, affecting factors of its function, and by what means we can study the glymphatic system. All above may provide direction and reference for brain diseases and medical researchers.

1. 소개

전통적으로 중추신경계에는

림프계가 존재하지 않는 것으로 알려져 있습니다(Nedergaard and Goldman, 2016).

따라서

세포 파편,

잠재적인 신경 독성 단백질 및 분자량이 큰 기타 대사 산물은

뇌 혈관계와는 다른 제거 경로를 통해 제거되는 것으로 간주됩니다.

2012년에 네더가드(Iliff 외., 2012) 그룹은

성상교세포에 아쿠아포린-4(AQP4)가 있을 때

뇌척수액(CSF)이 뇌실질로 들어가

뇌 간질액(ISF)과 교환될 수 있다는 사실을 발견했습니다.

마찬가지로,

혼합액이 뇌에서 배출될 때

아밀로이드-β(Aβ)가 outflow와 함께 운반됩니다.

이 “배수” 경로의 기능은

림프계와 유사하고

성상교세포에 의해 지원되기 때문에

신경교세포의 이름을 따서 글리프계로 명명되었습니다(Jessen et al., 2015).

Likewise, when the mixed fluid was drained from the brain, Amyloid-β (Aβ) was transported along with the outflow. Since the function of this “drainage” pathway is similar to that of the lymphatic system and supported by astrocytes, it was named the glymphatic system sooner after glia (Jessen et al., 2015)

지난 10년 동안

신경학, 신경 퇴행성 질환 및 생리학 분야의 많은 연구자들은

특정 병변이나 구조가 아닌

뇌의 전반적인 체액 흐름이라는

뇌 질환을 이해하는 새로운 관점을 제공하고자

글리프 시스템을 연구하고 발전시켜 왔습니다.

간질액(ISF)은 뇌와 척수의 실질 세포를 둘러싸고 있으며 뇌척수액(CSF)은 중추신경계 내부와 주변의 넓은 공간을 채우고 있습니다. 이러한 체액의 구성과 양을 조절하는 것은 뇌세포의 효과적인 기능에 중요하며, 이는 CNS와 혈액 사이의 자유로운 교환을 막는 장벽과 조절된 구성의 체액을 뇌로 분비하고 분배 및 재흡수하는 메커니즘에 의해 이루어집니다. 이러한 규칙적인 체액 순환과 관련된 구조에는 맥락막 신경총, 혈액-뇌 장벽을 구성하는 뇌 모세혈관, 거미막 융모 및 뇌척수판을 관통하는 신경막 주위 공간 등이 있습니다. 뇌에서 마커를 제거하는 속도로부터 추정되는 ISF 흐름은 혈액뇌장벽을 통한 체액 분비 속도를 반영하는 것으로 여겨져 왔지만, 이는 분비 및 흐름에 영향을 미칠 수 있는 바르비투르산염 마취 상태에서 측정이 이루어지고 혈관 주위 경로를 통해 실질로 유입된 CSF가 혈액뇌장벽 분비와 무관하게 체액을 전달할 수 있기 때문에 의문이 제기되어 왔습니다. 혈액뇌장벽에서의 체액 분비는 용질 플럭스를 생성하는 특정 수송체에 의해 제공되므로 삼투압 구배를 만들어 물을 강제로 따라가게 합니다. 물을 장벽을 가로질러 이동시키는 정수압으로 인한 흐름은 용질 수송을 동반하지 않으면 곧 중단되는데, 이는 물의 움직임이 용질 농도를 변화시키기 때문입니다. CSF는 주로 맥락막 신경총의 분비물에서 유래하는 것으로 생각됩니다. 위상차 자기공명영상을 사용하여 측정한 유속은 CSF의 움직임이 이전에 생각했던 것보다 더 빠르고 가변적이라는 것을 보여주며, 심지어 어떤 상황에서는 대뇌수관을 통한 순 흐름이 제3뇌실 및 측뇌실로의 순 흐름과 역전될 수 있음을 암시합니다. 이러한 역류는 CSF의 생성 및 제거를 위한 대체 부위가 있어야 합니다. 형광 추적자 분석에 따르면 CSF에서 동맥 주위 공간을 따라 실질로 유체 흐름이 발생할 수 있는 것으로 나타났습니다. 이것이 순 유체 흐름을 나타내는지, 그리고 간질을 통한 후속 흐름과 림프 순환으로 설명되는 주변 경로를 통한 피질로의 순 흐름이 있는지 여부는 아직 밝혀지지 않았습니다. 현대의 기술은 뇌 내의 복잡한 체액 움직임을 밝혀냈습니다. 이 리뷰는 데이터에 대한 비판적 평가를 제공합니다.

이 리뷰에서 고려한 뇌의 구조. a) 코에서 머리 뒤쪽까지의 중간 시상면 단면에 단면의 양쪽에 있는 측뇌실의 이미지가 통합되어 있습니다. CSF로 채워진 공간은 파란색으로, 혈액으로 채워진 공간은 옅은 빨간색으로 표시됩니다. 맥락막 신경총은 진한 빨간색으로 표시되어 있습니다. b) (E)에서 측뇌실 표면을 확대한 모습. c) (F)에서 피질 표면을 확대한 모습. 신경교세포는 신경교 돌기의 매트입니다. d) 거미막, 지주막, 지주막하 공간, 피질에 공급하는 혈관 사이의 관계를 보여주는 그림. 동맥에 대해 Zhang 등이 설명한 것처럼 “뇌내동맥과 뇌외동맥의 동맥 주위 공간(PAS)이 연속성을 가지고 있음을 보여주기 위해 피막을 잘라냈습니다. 동맥의 작은 가지에서 평활근 세포가 손실됨에 따라 피막 세포층은 천공(PF)이 생기고 불완전해집니다. 모세혈관(CAPS) 주변의 혈관 주변 공간이 소실되면서 최종적으로 모세혈관 피막이 사라집니다. 정맥 주변의 혈관 주위 공간(사진 오른쪽)은 피막하 공간과 합류하고 소수의 피막 세포만 혈관벽과 연관되어 있습니다."[ 23 ]. 이러한 혈관을 따라 이어지는 피질 경계는 신경교세포 발 과정에 의해 형성됩니다. a) , b) 및 c) 의 그래픽 요소와 약간의 확장이 있는 그림은 Strazielle 외 [ 19 ]의 그림 1에서 허가를 받아 가져와 라벨을 다시 붙였습니다. d) 는 [ 23 ]의 그림 10에서 허가를 받아 재현하고 부분적으로 라벨을 다시 붙였습니다. R.O. Weller(개인 통신)는 전자 현미경 사진에서 동맥벽과 피막 사이, 피막과 신경교 말단부 사이에 보이는 공간은 가상의 공간이라고 강조했습니다. 동맥 주위 공간은 그림 6에도 묘사되어 있습니다.

여기에서는

글리프 시스템의 구성 요소,

글리프 시스템 내의 체액 순환 방식,

특정 질병에서 병원성 용질이 어떻게 운반되는지,

기능에 영향을 미치는 요인,

글리프 시스템을 연구할 수 있는 방법을 요약했습니다.

위의 모든 내용은 뇌 질환 및 의학 연구자들에게 방향성과 참고자료를 제공할 수 있습니다.

2. The glymphatic system in physiological conditions2.1. The composition of the glymphatic system

The glymphatic system is a brain-wide perivascular pathway driven by AQP4 on astrocytic endfeet, which can deliver nutrients and neuroactive substances to the brain parenchyma through peri-arterial CSF influx pathway and remove metabolic wastes through peri-venous clearance routes (Gouveia-Freitas and Bastos-Leite, 2021). This system is mainly composed of three elements: peri-arterial CSF influx realized by AQP4 on astrocytes, infusion of CSF and ISF in the brain parenchyma, and peri-venous clearance routes (Szczygielski et al., 2021). Therefore, the function of the glymphatic system is closely related to two structures: the Perivascular Space (PVS) and AQP4 on astrocytes.

2. 생리적 조건에서의 글리프 시스템

2.1. 글리프 시스템의 구성

글림파틱 시스템은

성상세포 말단에서 AQP4에 의해 구동되는

뇌 전체의 혈관 주위 경로로,

동맥 주위 CSF 유입 경로를 통해

영양분과 신경 활성 물질을 뇌실질로 전달하고

정맥 주위 제거 경로를 통해 대사 노폐물을 제거할 수 있습니다(Gouveia-Freitas and Bastos-Leite, 2021).

이 시스템은

주로 성상세포에서 AQP4에 의해 실현되는

동맥 주위 CSF 유입,

뇌실질에서의 CSF 및 ISF 주입,

정맥 주위 제거 경로의 세 가지 요소로 구성됩니다(Szczygielski 외., 2021).

This system is mainly composed of three elements:

peri-arterial CSF influx realized by AQP4 on astrocytes,

infusion of CSF and ISF in the brain parenchyma, and

peri-venous clearance routes (Szczygielski et al., 2021). 

따라서

글리프 시스템의 기능은

혈관주위공간(PVS)과 성상세포의 AQP4라는

두 가지 구조와 밀접한 관련이 있습니다.

2.1.1. The perivascular space

In the 19th century, Rudolf Virchow and Charles Robin found annular tunnel spaces around penetrating arterioles in the brain parenchyma and named them Virchow-Robin spaces (VRS). Subsequently, researchers found that all arterioles, capillaries, and venules in the brain parenchyma were surrounded by this structure resembling a donut-shaped tunnel, and called it Perivascular spaces (PVS) (Zhang et al., 1990). The inner wall of PVS comprises vascular cells (mostly endothelial cells and smooth muscle cells), while the outer wall is built by perivascular astrocytic endfeet (Yao D. et al., 2022). VRS is connected with space around pial arteries, and the liquid it is composed of is CSF (Jessen et al., 2015). As the penetrating arterioles narrow deeper down in the brain parenchyma, the CSF-containing PVS becomes continuous with the basal lamina. The basal lamina mainly comprises laminin, fibronectin, type IV collagen, and heparin sulfate proteoglycan. Due to the loose structure of the extracellular matrix of these cells, the basal lamina has the least resistance to CSF influx. CSF will flow downwards from the VRS along the peri-arterial space, enter the basal layer surrounding capillaries, and exit along the perivenous space (Jessen et al., 2015). The structure of PVS is shown in Figure 1.

2.1.1. 혈관 주위 공간

19세기에 루돌프 비르초우와 찰스 로빈은

뇌실질에서 관통하는 세동맥 주위에 환형 터널 공간을 발견하고

이를 비르초우-로빈 공간(VRS)이라고 명명했습니다.

이후 연구자들은 뇌 실질의 모든 세동맥, 모세혈관, 정맥이 도넛 모양의 터널과 유사한 구조로 둘러싸여 있음을 발견하고 이를 혈관 주위 공간(PVS)이라고 명명했습니다(Zhang et al., 1990).

PVS의

내벽은혈관 세포(대부분 내피 세포와 평활근 세포)로 구성되어 있고,

외벽은 혈관 주위 성상세포 말단으로 구성되어 있습니다(Yao D. et al., 2022).

VRS는 뇌실동맥 주변의 공간과 연결되어 있으며,

이 공간을 구성하는 액체는 CSF입니다(Jessen et al., 2015).

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9514531/

관통 세동맥이 뇌실질에서 더 깊숙이 좁아지면서

CSF를 함유하는 PVS는 기저층과 연속됩니다.

기저층은

주로 라미닌, 피브로넥틴, 제4형 콜라겐, 헤파린 황산염 프로테오글리칸으로 구성됩니다.

이러한 세포의 세포 외 기질 구조가 느슨하기 때문에

기저층은 CSF 유입에 대한 저항력이 가장 낮습니다.

CSF는

VRS에서 동맥주위 공간을 따라 아래쪽으로 흘러

모세혈관을 둘러싼 기저층으로 들어가서 주변 공간을 따라 빠져나갑니다(Jessen et al., 2015).

PVS의 구조는 그림 1에 나와 있습니다.

FGURE 1

Figure 1. The structure of VRS. VRS is an annular tunnel space around penetrating arterioles in the brain parenchyma, filled with CSF. CSF can enter the brain parenchyma through PVS.

그림 1. VRS의 구조. VRS는 뇌실질에 있는 관통 세동맥 주위의 환형 터널 공간으로, CSF로 채워져 있습니다. CSF는 PVS를 통해 뇌실질로 들어갈 수 있습니다.

2012년 연구진은 마취된 생쥐의 뇌실질에 분자량이 다른 형광 추적자를 주입한 후 생체 내 2광자 영상 및 면역 형광 기법을 사용하여 뇌 간질 공간을 통한 CSF 순환을 추적했습니다. 이 연구 결과에 따르면 CSF는 PVS를 따라 뇌실질로 들어가 ISF와 빠르게 교환되는 것으로 나타났습니다. 그런 다음 CSF와 ISF의 혼합물은 주변 배액 경로를 따라 제거되었습니다(Iliff et al., 2012). 특히 이 과정은 성상교세포의 AQP4에 의해 지원되었습니다.

In 2012, researchers injected fluorescent tracers with different molecular weights into the cisterna magna of anesthetized mice, followed by in vivo two-photon imaging and immunofluorescence techniques to track the CSF circulation through the brain interstitial space. Results from this study demonstrated that CSF entered brain parenchyma along the PVS and rapidly exchanged with ISF. Then the mixture of CSF and ISF was cleared along the perivenous drainage pathways (Iliff et al., 2012). Notably, this process was supported by AQP4 in astrocytes.

2012년, 연구자들은 마취된 생쥐의 뇌실질에 분자량이 다른 형광 추적자를 주입한 후 생체 내 2광자 이미징과 면역 형광 기술을 사용하여 뇌 간질 공간을 통한 CSF 순환을 추적했습니다.

이 연구 결과에 따르면

CSF는 PVS를 따라 뇌실질로 들어가

ISF와 빠르게 교환되는 것으로 나타났습니다.

그런 다음 CSF와 ISF의 혼합물은

주변 배액 경로를 따라 제거되었습니다(Iliff et al., 2012).

주목할 만한 점은

이 과정이 성상교세포의 AQP4에 의해

지원되었다는 점입니다.

2.1.2. Astrocytes and AQP4

Astrocytes provide a link between blood vessels and neurons. They can transmit neural activities from synapses to the basal lamina, where vascular endothelial cells, pericytes, and astrocytes are located (Lu and Gao, 2022). The increase of Ca2+ in astrocytes caused by neurotransmitters leads to the synthesis and release of vasoactive metabolites such as TGF-β, glial-derived neurotrophic factor (GDNF), b-fibroblast growth factor (bFGF), interleukin-6 (IL-6) and angiopoietins, prostaglandin E2 (PGE2), epoxyeicosatrienoic acids (EETs), and 20-hydroxyeicosatetraenoic acid (20-HETE) (Bicker et al., 2014; MacVicar and Newman, 2015), leading to vasoconstriction and vasorelaxation (Burn et al., 2021), further causing changes in PVS space. In addition, there are 20 nm clefts between the endfeet of astrocytes around PVS, allowing macromolecular solutes to pass through (Czigler et al., 2020).

AQP4s are located in surfaces of the blood–brain barrier and CSF–brain barrier and are expressed in astrocyte endfeet processes surrounding capillaries. Astrocyte processes comprise the subpial and subependymal glial-limiting membranes and the perivascular astrocytic end-foot processes that circumscribe the entirety of the cerebrovasculature (Zhao Z. et al., 2022). The distribution of AQP4 is shown in Figure 2. As one of the essential components of astrocyte endfeet that constitutes the outer wall of PVS, AQP4 mediates fluid and small molecular substances (molecular weight:0∼18; diameter:0∼0.38 nm) in CSF to enter the brain parenchyma (Peng et al., 2023). By injecting several CSF tracers with different molecular weights and contrast medium into AQP4 knock-out (KO) mice or mice that lack perivascular AQP4 (Snta1 KO), there is a significant decrease in CSF tracer transport in KO mice and rats compared to controls. Notably, these findings suggest that AQP4 on the astrocytes supports perivascular CSF influx and ISF outflow in the glymphatic system (Mestre et al., 2018).

2.1.2. 성상세포와 AQP4

성상세포는 혈관과 뉴런 사이의 연결고리 역할을 합니다. 이들은 시냅스에서 혈관 내피 세포, 주변 세포 및 성상 세포가 있는 기저층으로 신경 활동을 전달할 수 있습니다(Lu and Gao, 2022).

신경전달물질에 의해 성상교세포에서 Ca2+가 증가하면

TGF-β,

신경교 유래 신경 영양 인자(GDNF)와 같은

혈관 활성 대사 물질이 합성 및 방출됩니다,

b 섬유아세포 성장 인자(bFGF),

인터루킨-6(IL-6) 및 안지오포이에틴,

프로스타글란딘 E2(PGE2),

에폭사이코사트리에노산(EET) 및

20-하이드록사이코사테트라에노산(20-HETE)(Bicker et al. , 2014; 맥비카와 뉴먼, 2015),

혈관 수축과 혈관 이완을 유발하여(Burn et al., 2021)

PVS 공간에 변화를 일으킵니다.

또한

PVS 주변 성상세포 말단부 사이에는

20nm의 틈새가 있어

고분자 용질이 통과할 수 있습니다(Czigler et al., 2020).

AQP4는

혈액-뇌 장벽과

CSF-뇌 장벽의 표면에 위치하며

모세혈관을 둘러싸고 있는 성상세포 말단돌기 프로세스에서 발현됩니다.

성상교세포 돌기는

뇌혈관 전체를 둘러싸고 있는

뇌실하 및 뇌실하 아교세포 제한막과

혈관 주위 성상교세포 말단발 돌기로 구성됩니다(Zhao Z. et al., 2022).

AQP4의 분포는

그림 2에 나와 있습니다.

PVS의 외벽을 구성하는

성상세포 말단의 필수 구성 요소 중 하나인 AQP4는

CSF의 액체와 저분자 물질(분자량: 0∼18, 직경: 0∼0.38 nm)을 매개하여

뇌실질로 들어가게 합니다(Peng et al., 2023).

분자량이 다른 여러 CSF 추적자와 조영제를 AQP4 녹아웃(KO) 마우스 또는 혈관주위 AQP4가 결손된 마우스(Snta1 KO)에 주입한 결과, 대조군에 비해 KO 마우스와 쥐에서 CSF 추적자 수송이 현저히 감소하는 것을 확인할 수 있었습니다.

특히, 이러한 결과는

성상교세포의 AQP4가

혈관 주위 CSF 유입과 글리머계에서의

ISF 유출을 지원한다는 것을 시사합니다(Mestre et al., 2018).

FGURE 2

Figure 2. The distribution of AQP-4. AQP4 is located at the ependymal cells and the astrocyte processes (which face CSF–brain and blood–brain barriers).

Moreover, the glymphatic system is not only a specific tissue or structure but also a functional generalization of the flow and transportation of fluid in the brain. After CSF enters the brain parenchyma, it mixes with ISF, exchanges substances, and clears the metabolites of brain tissue through the perivenular outflow channel. A functional diagram of the glymphatic system is shown in Figure 3. The proposal of the glymphatic system has updated our understanding of fluid circulation in the brain, which is of significant importance.

또한,  글림프계는

특정 조직이나 구조일 뿐만 아니라

뇌의 체액 흐름과 이동에 대한 기능적 일반화이기도 합니다.

CSF가 뇌실질로 들어간 후에는

ISF와 혼합되어 물질을 교환하고

혈관 주위 유출 채널을 통해

뇌 조직의 대사 산물을 제거합니다.

글리프 시스템의 기능 다이어그램은 그림 3에 나와 있습니다. 글리프 시스템의 제안은 뇌의 체액 순환에 대한 우리의 이해를 업데이트했으며, 이는 매우 중요합니다.

FGURE 3

Figure 3. Functional diagram of the glymphatic system. CSF delivers nutrients and neuroactive substances to the brain parenchyma through the peri-arterial spaces pathway and mixes with ISF in the brain parenchyma. The mix of CSF and ISF removes metabolic wastes through peri-venous clearance routes.

그림 3. 글림프계의 기능 다이어그램.

CSF는 동맥 주위 공간 경로를 통해 영양분과 신경 활성 물질을 뇌실질로 전달하고

뇌실질에서 ISF와 혼합됩니다.

CSF와 ISF의 혼합물은

정맥 주위 제거 경로를 통해

대사 노폐물을 제거합니다.

2.2. The glymphatic system and brain fluid circulation

There are four kinds of fluid in the brain: blood, CSF, ISF, and intracellular fluid. Blood in vessels and ISF in brain parenchyma are separated by the blood-brain barrier (BBB), while blood and CSF are separated by the blood-cerebrospinal fluid barrier (B-CSFB) (Markowicz-Piasecka et al., 2022). The composition of BBB and B-CSFB is shown in Figure 4. Blood generates CSF through choroid plexus capillary endothelial cells distributed in the lateral ventricle, third ventricle, and fourth ventricle and enters the ventricles and subarachnoid space for storage (Saunders et al., 2023). The process of CSF production requires the Na/K-ATPase and aquaporin 1 (AQP1) scattered on the choroid plexus epithelial cells (de Laurentis et al., 2021). Simultaneously, some solutes and water in the blood can enter the brain tissue through the BBB and become parts of ISF. With pial arteries in the CSF-containing subarachnoid space becoming penetrating arteries upon diving into the brain parenchyma (Iliff et al., 2013a), CSF enters the brain parenchyma through the perivascular spaces of penetrating arteries, which AQP4 drives on the endfeet of astrocytes (Mogensen et al., 2021).

In brain parenchyma, CSF mixes with ISF and exchanges substances. This indicates that CSF becomes an additional source of ISF through the glymphatic system (Nedergaard and Goldman, 2016). Notably, CSF and ISF exit the brain parenchyma through three pathways: (1) Perineural sheaths surrounding the head and face. CSF enters the nasal mucosa along the olfactory nerve’s nerve sheath towards the nasal mucosa’s lymphatic vessels. From here, the CSF is drained to the cervical lymph nodes. Other perineural efflux pathways in rodents are the trigeminal, glossopharyngeal, vagal, and spinal accessory nerves (Lundgaard et al., 2017). (2) Dural lymphatic vessels. Dural lymphatic vessels distribute on the dura mater, the sigmoid sinus, the retro glenoid vein, the middle meningeal artery, and the pterygopalatine artery (Louveau et al., 2015). Dural lymphatic vessels absorb CSF from the adjacent subarachnoid space and ISF from the glymphatic system and transport fluid into deep cervical LNs (dcLNs) via foramina at the base of the skull (Aspelund et al., 2015). (3) Arachnoid granulations. CSF in the subarachnoid space flows from the arachnoid granulations into the sagittal sinus and is directly discharged into the blood (Pollay, 2010). The fluid circulation is shown in Figure 5.

2.2. 림프계와 뇌액 순환

뇌에는 혈액, CSF, ISF, 세포 내액 등 네 가지 종류의 체액이 있습니다.

혈관의 혈액과 뇌실질의 ISF는 혈액-뇌 장벽(BBB)에 의해 분리되고, 혈액과 CSF는 혈액-뇌척수액 장벽(B-CSFB)에 의해 분리됩니다(Markowicz-Piasecka 외, 2022). BBB와 B-CSFB의 구성은 그림 4에 나와 있습니다. 혈액은 측심실, 제3심실, 제4심실에 분포하는 맥락막총 모세혈관 내피 세포를 통해 CSF를 생성하고 심실과 지주막하 공간으로 들어가 저장됩니다(Saunders et al., 2023). CSF 생성 과정에는 맥락막 신경총 상피 세포에 흩어져 있는 Na/K-ATPase와 아쿠아포린 1(AQP1)이 필요합니다(드 로렌티스 외., 2021). 동시에 혈액의 일부 용질과 수분이 BBB를 통해 뇌 조직으로 들어가 ISF의 일부가 될 수 있습니다. CSF를 함유한 지주막하 공간의 뇌실질 동맥이 뇌실질로 잠수하면 관통 동맥이 되고(Iliff 등, 2013a), CSF는 관통 동맥의 혈관 주위 공간을 통해 뇌실질로 들어가며, AQP4는 성상세포의 말단에서 구동합니다(Mogensen 등, 2021).

뇌 실질에서 CSF는 ISF와 혼합되어 물질을 교환합니다. 이는 CSF가 글리머 시스템을 통해 ISF의 추가 공급원이 된다는 것을 나타냅니다(Nedergaard and Goldman, 2016). 특히, CSF와 ISF는 세 가지 경로를 통해 뇌실질을 빠져나갑니다: (1) 머리와 얼굴을 둘러싸고 있는 경막외막. CSF는 후각 신경의 신경초를 따라 코 점막으로 들어가 코 점막의 림프관을 향합니다. 여기에서 CSF는 경부 림프절로 배출됩니다. 설치류의 다른 경막외 유출 경로는 삼차신경, 설인신경, 미주신경 및 척추 보조신경이 있습니다(Lundgaard et al., 2017). (2) 경막 림프관. 경막 림프관은 경막, 시그모이드 부비동, 후복막 정맥, 중간 수막 동맥 및 익상 동맥에 분포합니다(Louveau et al., 2015). 경막 림프관은 인접한 지주막하 공간에서 CSF를 흡수하고 림프계에서 ISF를 흡수하여 두개골 기저의 구멍을 통해 심부 경막 림프관(dcLN)으로 체액을 운반합니다(Aspelund et al., 2015). (3) 거미막 과립. 지주막하 공간의 CSF는 거미막 과립에서 시상동으로 흘러들어가 혈액으로 직접 배출됩니다(Pollay, 2010). 체액 순환은 그림 5에 나와 있습니다.

FGURE 4

Figure 4. The composition of BBB and B-CSFB. The composition of BBB: A layer of endothelial cells interconnected through tight junctions and not containing fenestrations, basal membrane consisting of the basal lamina of astrocytes and basal lamina of endothelial cells, protrusions of astrocytes (Zhang et al., 2022). The composition of B-CSFB: choroidal epithelial cells interconnected by tight junctions (which are more permeable than the junctions between the endothelial cells of brain capillaries), basal membrane, endothelium of the pia mater capillaries containing fenestrations (Jessen et al., 2015).

그림 4. BBB와 B-CSFB의 구성. BBB의 구성: 단단한 접합부를 통해 상호 연결되고 창공을 포함하지 않는 내피 세포 층, 성상 세포의 기저층과 내피 세포의 기저층으로 구성된 기저막, 성상 세포의 돌출부 (Zhang et al., 2022). B-CSFB의 구성 : 단단한 접합부 (뇌 모세 혈관 내피 세포 사이의 접합부보다 더 투과성이 있음)로 상호 연결된 맥락막 상피 세포, 기저막, 창틀을 포함하는 피아 마터 모세 혈관 내피 (Jessen et al., 2015).

FGURE 5

Figure 5. (A) The fluid circulation in the glymphatic system (Rasmussen et al., 2018). Blood generates CSF through choroid plexus capillary endothelial cells distributed in the lateral, third, and fourth ventricle. CSF flows from the ventricular system to the subarachnoid space of the brain and spinal cord. CSF in the subarachnoid space enters brain parenchyma through the perivascular spaces of penetrating arteries, which AQP4 drives on the end feet of astrocytes. Additionally, CSF mixes with ISF in brain parenchyma. The mixture of CSF and ISF subsequently enters the perivenous space. Egress sites of cranial fluid (orange arrows) fall into three functional categories: the perineural sheaths surrounding cranial and spinal nerves, dural lymphatic vessels, and arachnoid granulations. Finally, the mixture of CSF and ISF is drained to the cervical lymph nodes. (B) The fluid circulation in the glymphatic system.

그림 5. (A) 글리머 시스템의 체액 순환(Rasmussen et al., 2018). 혈액은 측심실, 제3심실, 제4심실에 분포하는 맥락막총 모세혈관 내피 세포를 통해 CSF를 생성합니다. CSF는 심실 시스템에서 뇌와 척수의 지주막하 공간으로 흐릅니다. 지주막하 공간의 CSF는 관통 동맥의 혈관 주위 공간을 통해 뇌실질로 들어가며, AQP4는 성상 세포의 말단 발에서 구동합니다. 또한 CSF는 뇌 실질에서 ISF와 혼합됩니다. CSF와 ISF의 혼합물은 이후 뇌실질 주변 공간으로 들어갑니다. 뇌척수액의 배출 부위(주황색 화살표)는 뇌신경과 척추 신경을 둘러싼 경막 외막, 경막 림프관, 거미막 과립의 세 가지 기능적 범주로 나뉩니다. 마지막으로 CSF와 ISF의 혼합물은 자궁 경부 림프절로 배출됩니다. (B) 림프계의 체액 순환.

Traditionally, fluid circulation in the glymphatic system is thought to be driven by pressure difference, respiration, and arterial pulsation (Nakada and Kwee, 2019). CSF is constantly generated in the choroid plexus, creating a pressure that causes fluid to flow from the ventricular to the subarachnoid space. Breathing also plays a vital role in the circulation of CSF. Researchers have found that during deep breathing, each inhalation will cause high CSF flow, and breath holding will inhibit it. Notably, this may be related to the reduction of chest pressure during inhalation (Djukic et al., 2022). When the internal carotid artery was ligated unilaterally, the arterial pulsation was reduced by about 50%, and the rate of CSF-ISF exchange was slowed down. When the adrenergic agonist Dobutamine is used throughout the body, the pulsation of the penetrating artery increases by about 60%, and the rate of CSF-ISF exchange in perivascular is accelerated (Iliff et al., 2013b). These findings indicate that arterial pulsation promotes the flow of CSF in the glymphatic system through the perivascular space. In recent years, the discovery of parenchymal border macrophages (PBMs) located in pia mater and rain arterial tree orders has updated fluid flow dynamics in the brain. The subpopulation of PBMs that expresses high levels of CD163 and LYVE1 (scavenger receptor protein) regulates arterial brain movement and changes CSF flow (Drieu et al., 2022). Pharmacological or genetic depletion of PBMs led to obstructed CSF and accumulated extracellular matrix proteins (Drieu et al., 2022).

The glymphatic system complements the problems that cannot be explained in the traditional CSF circulation theory. For example, in traditional theory, CSF is mainly produced by the choroid plexus (Thompson et al., 2022). In this case, removing the choroid plexus should have a certain effect on patients with hydrocephalus. Still, the clinical data found that removing the choroid has no obvious effect on the treatment of hydrocephalus (Oresković and Klarica, 2010). The concept of a glymphatic system gives the hypothesis that ISF enters the subarachnoid space through PVS and becomes one of the CSF sources. In traditional CSF circulation theory, the elimination of metabolites in the brain is mainly completed by diffusion. But the production and transport of metabolites in the brain are rapid, which is difficult to explain by diffusion (Cserr et al., 1981). Bulk flow in the glymphatic system can properly supplement the traditional theory so that people can understand why substances with different molecular weights are injected into the caudate nucleus and can be eliminated from the brain at almost the same speed.

전통적으로 림프계의 체액 순환은 압력 차이, 호흡, 동맥 맥동에 의해 주도되는 것으로 알려져 있습니다(Nakada and Kwee, 2019). 맥락막 신경총에서 CSF가 지속적으로 생성되어 심실에서 지주막하 공간으로 체액이 흐르게 하는 압력을 생성합니다. 호흡 또한 CSF의 순환에 중요한 역할을 합니다. 연구자들은 심호흡을 할 때 숨을 들이마실 때마다 CSF의 흐름이 증가하며, 숨을 참으면 이를 억제한다는 사실을 발견했습니다. 특히 이것은 흡입 중 흉압 감소와 관련이 있을 수 있습니다(Djukic 외., 2022). 내부 경동맥을 일방적으로 결찰했을 때 동맥 맥동이 약 50 % 감소하고 CSF-ISF 교환 속도가 느려졌습니다. 아드레날린 작용제 도부타민을 전신에 사용하면 관통 동맥의 맥동이 약 60 % 증가하고 혈관 주위에서 CSF-ISF 교환 속도가 가속화됩니다 (Iliff et al., 2013b). 이러한 발견은 동맥 맥동이 혈관 주위 공간을 통해 글리프계에서 CSF의 흐름을 촉진한다는 것을 나타냅니다. 최근 몇 년 동안, 뇌실질 경계 대식세포(PBM)의 발견으로 뇌의 유체 흐름 역학이 업데이트되었습니다. 높은 수준의 CD163과 LYVE1(청소부 수용체 단백질)을 발현하는 PBM의 하위 집단은 동맥 뇌의 움직임을 조절하고 CSF 흐름을 변화시킵니다(Drieu et al., 2022). PBM의 약리학적 또는 유전적 고갈로 인해 CSF가 막히고 세포 외 기질 단백질이 축적되었습니다(Drieu et al., 2022).

글리프 시스템은 전통적인 CSF 순환 이론으로는 설명할 수 없는 문제점을 보완합니다. 예를 들어, 전통적인 이론에서 CSF는 주로 맥락막 신경총에서 생성됩니다(Thompson et al., 2022). 이 경우 맥락막 신경총을 제거하면 수두증 환자에게 특정 효과가 있어야 합니다. 하지만 임상 데이터에 따르면 맥락막을 제거해도 수두증 치료에 뚜렷한 효과가 없는 것으로 나타났습니다(Oresković and Klarica, 2010). 글리프 시스템의 개념은 ISF가 PVS를 통해 지주막하 공간으로 들어가 CSF 공급원 중 하나가 된다는 가설을 제시합니다. 전통적인 CSF 순환 이론에서 뇌에서 대사 산물의 제거는 주로 확산에 의해 완료됩니다. 그러나 뇌에서 대사 산물의 생산과 이동은 매우 빠르기 때문에 확산으로 설명하기 어렵습니다(Cserr et al., 1981). 글리프 시스템의 대량 흐름은 전통적인 이론을 적절히 보완하여 사람들이 분자량이 다른 물질이 꼬리핵에 주입되고 거의 같은 속도로 뇌에서 제거 될 수있는 이유를 이해할 수 있도록합니다.

2.3. Solutes transport in the glymphatic system

There are two categories of solutes transported in the glymphatic system: (1) Nutrients (such as glucose and lipids) (Lundgaard et al., 2015) and neuroactive substances (such as transthyretin and apolipoprotein E) (Kassem et al., 2006; Xu et al., 2006); (2) Metabolites in the central nervous system, such as amyloid β(Aβ) and α-Synuclein. Studies have also shown that glucose, lipids, growth factors, neurotransmitters, neuroactive substances, and medicine injected into CSF (such as anti-tumor medicine) can be transported to the brain through the influx of CSF (Kassem et al., 2006; Xu et al., 2006; Rangroo Thrane et al., 2013; Lundgaard et al., 2015). Especially in lipid transport, the glymphatic system plays a central role in the brain. Metabolites in the central nervous system, such as Aβ, α-Synuclein, tau protein, and lactic acid, can also be discharged from the brain through the glymphatic system (Rasmussen et al., 2022). Aβ exists in the brain interstitium, and its abnormal precipitation is closely related to neurodegenerative diseases such as Alzheimer’s (Zhao J. et al., 2022). From investigations, the fluorescence-labeled Aβ is transported along the glymphatic system pathway in the central nervous system. When AQP4 is knocked out, the clearance of Aβ in the central nervous system slows down due to fluids congestion because Aβ is mainly removed by bulk flow along the gliovascular clearance system rather than locally across the BBB (Iliff et al., 2012). For solutes that cannot pass through the BBB, the fluxion of CSF in the glymphatic system may be the only medium for them to inflow and outflow the brain parenchyma. Therefore, the study of the glymphatic system is conducive to exploring how medicine molecules enter the brain parenchyma without passing through the BBB and promote the clearance of brain pathogenic factors, which may benefit neurodegenerative disease therapies.

2.3. 글리프계에서 용질 수송

당질계에서 운반되는 용질에는 (1) 영양소(포도당 및 지질 등)와 신경 활성 물질(트랜스스티레틴 및 아포지단백 E 등)(Lundgaard 외, 2015), (2) 아밀로이드 β(Aβ) 및 α-시뉴클린 등 중추 신경계의 대사 산물 등 두 가지 범주의 용질이 있습니다. 또한 연구에 따르면 포도당, 지질, 성장 인자, 신경 전달 물질, 신경 활성 물질, CSF에 주입된 약물(예: 항암제)이 CSF의 유입을 통해 뇌로 운반될 수 있습니다(Kassem 등, 2006; Xu 등, 2006; Rangroo Thrane 등, 2013; Lundgaard 등, 2015). 특히 지질 수송에서 글리프계는 뇌에서 중심적인 역할을 합니다. Aβ, α-시누클레인, 타우 단백질, 젖산과 같은 중추 신경계의 대사 산물도 림프계를 통해 뇌에서 배출될 수 있습니다(Rasmussen et al., 2022). Aβ는 뇌 간질에 존재하며, 비정상적인 침전은 알츠하이머와 같은 신경 퇴행성 질환과 밀접한 관련이 있습니다(Zhao J. et al., 2022). 연구 결과, 형광 표지 된 Aβ는 중추 신경계의 글리프 시스템 경로를 따라 운반됩니다. AQP4가 녹아웃되면 Aβ가 주로 BBB를 가로질러 국소적으로 제거되기보다는 교혈관 청소 시스템을 따라 대량 흐름에 의해 제거되기 때문에 체액 정체로 인해 중추 신경계에서 Aβ의 제거 속도가 느려집니다(Iliff et al., 2012). BBB를 통과할 수 없는 용질의 경우, 뇌실질로 유입 및 유출될 수 있는 유일한 매개체는 당질계에서 CSF의 유동일 수 있습니다. 따라서 글리프 시스템에 대한 연구는 약 분자가 BBB를 통과하지 않고 뇌실질로 들어가 뇌 병원성 인자의 제거를 촉진하여 신경 퇴행성 질환 치료에 도움이 될 수 있는 방법을 탐구하는 데 도움이 될 수 있습니다.

3. The glymphatic system and diseases

3.1. Alzheimer’s disease

Alzheimer’s disease (AD) is a neurodegenerative disease mainly characterized by memory impairment and decreases in brain volume (Choi and Tanzi, 2023). The pathogenesis of AD is related to the formation of senile plaques by Aβ (Ma et al., 2017), neurofibrillary tangles caused by abnormal accumulation of tau protein (Reeves et al., 2020), and depolarization of AQP4(AQP4 polarization: AQP4 is mainly expressed in astrocytes’ endfeet; AQP4 depolarization: AQP4 expression‎ is transferred from astrocytes’ endfeet to the whole astrocytes cell body) on the astrocytes (Lynch et al., 2022). In APP/PS1 mice (a model of AD), toxic Aβ (such as soluble oligomers) accumulation is related to malfunction of glymphatic system transport, which is quantified by the solute inflow into the brain from CSF and clearance from the brain by radio-labeled tracers. Notably, decreased glymphatic system transport is associated with Aβ40 entering and accumulating in the perivascular spaces, which is related to AQP4 depolarization (Iliff et al., 2012). Thus, a malfunction of the glymphatic system preceded significant amyloid-β deposits, which may be an early signal of AD (Uchida, 2022).

3. 글리프 시스템과 질병
3.1. 알츠하이머 병

알츠하이머병(AD)은 주로 기억력 장애와 뇌 용적 감소를 특징으로 하는 신경 퇴행성 질환입니다(Choi and Tanzi, 2023). AD의 발병 기전은 Aβ에 의한 노인성 플라크 형성(Ma et al., 2017), 타우 단백질의 비정상적인 축적으로 인한 신경섬유 엉킴(Reeves et al., 2020), AQP4의 탈분극(AQP4 편극화)과 관련되어 있습니다: AQP4는 주로 성상교세포의 말단에서 발현됨; AQP4 탈분극: AQP4 발현이 성상교세포의 말단에서 전체 성상교세포 세포체로 옮겨짐) 성상교세포에서 (Lynch et al., 2022). APP/PS1 마우스(AD 모델)에서 독성 Aβ(용해성 올리고머 등) 축적은 당 시스템 수송의 오작동과 관련이 있으며, 이는 CSF에서 뇌로 유입되는 용질과 방사성 표지 추적자에 의한 뇌에서의 제거량으로 정량화할 수 있습니다. 특히,글리프 시스템 수송의 감소는 Aβ40이 혈관 주위 공간으로 유입되어 축적되는 것과 관련이 있으며, 이는 AQP4 탈분극과 관련이 있습니다(Iliff et al., 2012). 따라서 글리프 시스템의 오작동은 상당한 아밀로이드-β 침착에 선행하며, 이는 AD의 초기 신호일 수 있습니다(Uchida, 2022).

3.2. Parkinson’s disease

Parkinson’s disease (PD) is a chronic neurodegenerative disease related to unbalanced production and clearance of α-syn (Scott-Massey et al., 2022). When meningeal lymphatic drainage was blocked by ligating the deep cervical lymph nodes of A53T mice (PD model), the glymphatic inflow of CSF tracer in the mice’s brain was reduced, which resulted in more severe α-syn accumulation, neuroglia activation, inflammation, loss of dopaminergic neurons and dyskinesia (Zou et al., 2019). The deletion of AQP4 inhibited the clearance of α-syn in the brain, manifested by the increase of protein monomers but not the increase of oligomers (Bobela et al., 2015). These indicate that AQP4 and meningeal lymphatic drainage are partially responsible for clearance of α-syn soluble monomers, suggesting a promising direction for PD symptom alleviation.

3.2. 파킨슨병
파킨슨병(PD)은 α-syn의 불균형한 생성 및 제거와 관련된 만성 신경 퇴행성 질환입니다(Scott-Massey 등, 2022). A53T 마우스(PD 모델)의 심부 경추 림프절을 결찰하여 수막 림프 배수를 차단하자 마우스 뇌에서 CSF 추적자의 글리프 유입이 감소하여 α-syn 축적, 신경아교세포 활성화, 염증, 도파민성 신경세포 손실 및 운동 이상증이 더 심해졌습니다(Zou et al., 2019). AQP4의 결실은 뇌에서 α-syn의 제거를 억제했으며, 이는 단백질 단량체의 증가로 나타나지만 올리고머의 증가는 나타나지 않았습니다 (Bobela et al., 2015). 이는 AQP4와 뇌수막 림프 배수가 α-syn 수용성 단량체의 제거에 부분적으로 책임이 있음을 나타내며, PD 증상 완화를 위한 유망한 방향을 제시합니다.

3.3. Stroke

Stroke is mainly divided into hemorrhagic and ischemic stroke, characterized by local nerve dysfunction due to cerebral blood circulation disorder (Xu et al., 2023). Hemorrhagic stroke includes cerebral and subarachnoid hemorrhage, and ischemic stroke includes cerebral infarction and cerebral thrombosis (Li and Chen, 2022). After 24h of subarachnoid hemorrhage, immunohistochemical results showed that fibrin clots blocked the perivascular spaces of cerebral cortical vessels (Pu et al., 2019), and the glymphatic system function could be repaired by intraventricular injection of tissue plasminogen activator (t-PA) (Bosche et al., 2020). This indicates that subarachnoid hemorrhage leads to disorders of the glymphatic system and related pathological damage. Notably, targeted improvement of cerebral glymphatic clearance may become a new strategy for treating hemorrhagic stroke. In the ischemic stroke model, pathological changes similar to subarachnoid hemorrhagic stroke can be observed, such as the expansion of perivascular space, AQP4 polarity distribution changed from normal perivascular pattern to scattered parenchymal pattern (Back et al., 2017; Wang et al., 2017). Therefore, protecting and maintaining the normal function of glymphatic system will help attenuate stroke injury and also help improve cognitive impairment due to stroke.

3.3. 뇌졸중
뇌졸중은 주로 뇌 혈액 순환 장애로 인한 국소 신경 기능 장애를 특징으로 하는 출혈성 뇌졸중과 허혈성 뇌졸중으로 나뉩니다(Xu et al., 2023). 출혈성 뇌졸중에는 뇌출혈과 지주막하 출혈이 포함되며 허혈성 뇌졸중에는 뇌경색과 뇌혈전증이 포함됩니다(Li and Chen, 2022). 지주막하 출혈 24시간 후 면역조직화학적 결과, 섬유소 응고가 대뇌 피질 혈관의 혈관 주위 공간을 막는 것으로 나타났으며(Pu et al., 2019), 조직 플라스미노겐 활성화제(t-PA)의 뇌실 내 주사로 림프계 기능을 회복할 수 있었습니다(Bosche et al., 2020). 이것은 지주막 하 출혈이 림프계 장애 및 관련 병리학 적 손상을 유발한다는 것을 나타냅니다. 특히, 대뇌 림프 청소율의 표적 개선은 출혈성 뇌졸중 치료를 위한 새로운 전략이 될 수 있습니다. 허혈성 뇌졸중 모델에서는 혈관 주위 공간의 확장, AQP4 극성 분포가 정상 혈관 주위 패턴에서 흩어진 실질 패턴으로 변화하는 등 지주막하 출혈성 뇌졸중과 유사한 병리학적 변화가 관찰될 수 있습니다(Back et al., 2017; Wang et al., 2017). 따라서 신경계의 정상적인 기능을 보호하고 유지하는 것은 뇌졸중 손상을 약화시키고 뇌졸중으로 인한 인지 장애를 개선하는 데 도움이 될 것입니다.

3.4. Brain edema

Brain edema is a pathological phenomenon of brain tissue damage caused by increased brain volume and cranial pressure due to excessive intracellular or intercellular fluid. Brain edema is traditionally divided into two phases: early cytotoxic and later vasogenic phases (Mestre et al., 2020). In cytotoxic edema, energy deficiency caused by hypoxia promotes CSF influx in the glymphatic system and inhibits ISF efflux (Thrane et al., 2014). Additionally, AQP4 protein expression‎ positively correlates with the degree of brain edema (Mamtilahun et al., 2019). Moreso, vasogenic brain edema is mainly caused by the destruction of the BBB and the increase of capillary permeability, resulting in a large amount of liquid entering the extracellular fluid. Importantly, AQP4 is considered the mechanism of water removal from the interstitial spaces, and vasogenic edema and intracranial pressure can be improved by regulating the role of AQP4 (Zhou et al., 2022). The conclusions of AQP4 in the cytotoxic and vasogenic edema models are entirely different, suggesting that AQP4 may be a selective two-way water channel. Moreover, liquid flow direction depends on whether the BBB is intact: when the BBB remains intact, AQP4 transports water into the ISF, and when the BBB is damaged, it becomes reverse transport (Assentoft et al., 2015). However, the mechanism of this process needs to be explored.

3.4. 뇌 부종
뇌 부종은 과도한 세포 내 또는 세포 간액으로 인한 뇌 부피와 두개골 압력 증가로 인한 뇌 조직 손상의 병리학적인 현상입니다. 뇌 부종은 전통적으로 초기 세포 독성 단계와 후기 혈관 생성 단계의 두 단계로 나뉩니다(Mestre et al., 2020). 세포 독성 부종에서 저산소증으로 인한 에너지 결핍은 글리프계에서 CSF 유입을 촉진하고 ISF 유출을 억제합니다(Thrane et al., 2014). 또한, AQP4 단백질 발현은 뇌부종 정도와 양의 상관관계가 있습니다(맘틸라훈 외., 2019). 또한 혈관성 뇌부종은 주로 BBB가 파괴되고 모세혈관 투과성이 증가하여 많은 양의 액체가 세포 외액으로 유입되어 발생합니다. 중요한 것은 AQP4가 간질 공간에서 수분을 제거하는 메커니즘으로 간주되며, AQP4의 역할을 조절하여 혈관성 부종과 두개 내압을 개선 할 수 있다는 것입니다 (Zhou et al., 2022). 세포 독성 및 혈관성 부종 모델에서 AQP4의 결론은 완전히 다르며, 이는 AQP4가 선택적 양방향 물 채널 일 수 있음을 시사합니다. 또한, 액체 흐름 방향은 BBB의 손상 여부에 따라 달라집니다. BBB가 손상되지 않은 경우 AQP4는 물을 ISF로 수송하고, BBB가 손상된 경우 역수송이 됩니다(Assentoft et al., 2015). 그러나 이 과정의 메커니즘은 더 연구할 필요가 있습니다.

3.5. Traumatic brain injury

Traumatic brain injury (TBI) is caused by brain tissue trauma, which leads to brain dysfunction (Sivandzade et al., 2020). Following brain injury, astrocytes can release several vasoactive substances, such as isoprostanes (vasoconstrictors of cerebral arterioles) and endothelin 1 (causes vasoconstriction related to calcium influx), which could cause decreased cerebral perfusion (Jullienne et al., 2016). Notably, TBI causes the accumulation of Aβ and tau protein (Hicks et al., 2022), which is a risk factor for neurodegenerative diseases (such as dementia, AD, etc.) (Gao et al., 2022). Likewise, injury in mice’s brain parenchyma causes the loss of polarity distribution of AQP4 on the endfeet of astrocytes. As a result, the function of the glymphatic system decreases by about 60% and lasts for at least one month (Iliff et al., 2014). These indicate that chronic injury of the glymphatic system after TBI may be a key factor leading to tau protein aggregation and neurodegenerative attacks in the brain after trauma. Therefore, further exploration of the glymphatic system can help find ways to alleviate TBI and prevent the transformation to degenerative diseases after TBI.

3.5. 외상성 뇌 손상
외상성 뇌 손상(TBI)은 뇌 조직 외상으로 인해 발생하며, 이는 뇌 기능 장애로 이어집니다(Sivandzade 외., 2020). 뇌 손상 후 성상세포는 이소프로스탄(뇌동맥의 혈관 수축 물질)과 엔도텔린 1(칼슘 유입과 관련된 혈관 수축 유발)과 같은 여러 혈관 활성 물질을 방출하여 뇌 관류 감소를 일으킬 수 있습니다(Jullienne et al., 2016). 특히 TBI는 신경 퇴행성 질환(치매, 알츠하이머병 등)의 위험 인자인 Aβ 및 타우 단백질의 축적을 유발합니다(Hicks et al., 2022)(Gao et al., 2022). 마찬가지로 생쥐의 뇌 실질에 손상을 입히면 성상교세포 말단에 있는 AQP4의 극성 분포가 사라집니다. 그 결과글리프 시스템의 기능이 약 60% 감소하고 최소 한 달 동안 지속됩니다(Iliff et al., 2014). 이는 외상 후 뇌에서 타우 단백질 응집과 신경 퇴행성 발작을 유발하는 주요 요인이 TBI 후의 만성적인 글리프계 손상일 수 있음을 시사합니다. 따라서 글리프 시스템에 대한 추가 탐구는 TBI를 완화하고 TBI 후 퇴행성 질환으로의 전환을 예방하는 방법을 찾는 데 도움이 될 수 있습니다.

3.6. Multiple sclerosis

Multiple sclerosis (MS) is a chronic immune dysfunction disease characterized by inflammation and demyelinating plaques (Dobson and Giovannoni, 2019). The characteristic pathological marker of MS is perivenous inflammatory lesions, causing demyelinating plaques (Karussis, 2014). Non-invasive diffusion MRI was used to calculate the diffusion along the perivascular space index (a proxy for glymphatic function). Notably, results showed that the diffusion along the PVS in patients with multiple sclerosis was lower, and this lower diffusion index was associated with more severe clinical disabilities and longer disease duration (Carotenuto et al., 2022; Verghese et al., 2022). Research has also found that MS patients are more likely to detect enlarged perivascular spaces in MRI and suggested that using CSF diversion to decongest perivascular spaces, which possibly improves glymphatic function and interstitial removal of proinflammatory molecules from CSF, finally downregulating local inflammation (Granberg et al., 2020; Scollato et al., 2022). The depolarization of AQP4 was found in the cuprizone-induced demyelination model and chronic MS lesions of post-mortem human subjects, which may be related to metabolic injury to the brain (Rohr et al., 2020). These findings suggest that the function of the glymphatic system is impaired during the process of MS, particularly in progressive stages, which implies that the glymphatic system is deeply involved in multiple sclerosis.

3.6. 다발성 경화증
다발성 경화증(MS)은 염증과 탈수초성 플라크가 특징인 만성 면역 기능 장애 질환입니다(Dobson and Giovannoni, 2019). 다발성 경화증의 특징적인 병리학적 마커는 탈수초성 플라크를 유발하는 혈관 주위 염증성 병변입니다(Karussis, 2014). 비침습적 확산 MRI를 사용하여 혈관 주위 공간 지수(글리머 기능의 대리자)를 따라 확산을 계산했습니다. 특히 다발성 경화증 환자의 PVS를 따라 확산이 더 낮았으며, 이 낮은 확산 지수는 더 심각한 임상 장애 및 더 긴 질병 기간과 관련이 있는 것으로 나타났습니다(Carotenuto 등, 2022; Verghese 등, 2022). 또한 연구에 따르면 다발성 경화증 환자는 MRI에서 확대된 혈관 주위 공간을 감지할 가능성이 더 높으며, CSF 전환을 사용하여 혈관 주위 공간의 울혈을 제거하면 림프 기능을 개선하고 CSF에서 염증성 분자를 간질적으로 제거하여 결국 국소 염증을 하향 조절할 수 있다고 합니다(Granberg 외, 2020; Scollato 외, 2022). 쿠프리존에 의한 탈수초화 모델과 사후 인간 피험자의 만성 다발성 경화증 병변에서 AQP4의 탈분극이 발견되었으며, 이는 뇌의 대사 손상과 관련이 있을 수 있습니다(Rohr et al., 2020). 이러한 결과는 다발성 경화증이 진행되는 동안, 특히 진행 단계에서 글리프계의 기능이 손상된다는 것을 시사하며, 이는 글리프계가 다발성 경화증에 깊이 관여하고 있음을 의미합니다.

3.7. Amyotrophic lateral sclerosis

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a progressive degenerative motor neuron disease characterized by the selective death of motor neurons (Giovannelli et al., 2022). Although the underlying cause of ALS is not yet fully understood, its pathological mechanisms involve proteostasis, glutamate excitotoxicity, dysregulation of RNA metabolism, nuclear-cytoplasmic transport, and autophagy. More than 97% of ALS cases show the presence of insoluble proteins such as TDP-43 and tau protein in the brain. Furthermore, tau protein elevation in CSF indicates upper motor neuron degeneration, leading to ALS (Süssmuth et al., 2010). Therefore, promoting the clearance of tau protein in the glymphatic system may be an effective way to treat ALS. When astrocytes are exposed to ALS-CSF, their morphology is changed and accompanied by increased GFAP reactivity, further acquiring neuroinflammatory features (Mishra et al., 2016). Sleep, which plays an essential role in the clearance of the glymphatic system, is also disrupted in patients with amyotrophic lateral sclerosis (Boentert, 2019). Thus, these findings suggest that further exploring the functional mechanism of the glymphatic system will be helpful to better explain the physiological and pathological mechanism of ALS.

3.7. 근위축성 측삭 경화증
근위축성 측삭 경화증(ALS)은 운동 신경세포의 선택적 사멸을 특징으로 하는 진행성 퇴행성 운동 신경질환입니다(Giovannelli 외., 2022). 루게릭병의 근본적인 원인은 아직 완전히 밝혀지지 않았지만, 그 병리학적 메커니즘은 단백질 정체, 글루타메이트 흥분 독성, RNA 대사 조절 장애, 핵-세포질 수송, 자가포식 등을 포함합니다. 루게릭병 환자의 97% 이상에서 뇌에 TDP-43 및 타우 단백질과 같은 불용성 단백질이 존재하는 것으로 나타났습니다. 또한 CSF에서 타우 단백질의 증가는 상부 운동 신경세포의 퇴행을 나타내며, 이는 루게릭병으로 이어집니다(Süssmuth et al., 2010). 따라서 당 시스템에서 타우 단백질의 제거를 촉진하는 것이 루게릭병을 치료하는 효과적인 방법이 될 수 있습니다. 성상교세포가 ALS-CSF에 노출되면 그 형태가 변화하고 GFAP 반응성이 증가하여 신경염증성 특징을 더 획득하게 됩니다(Mishra et al., 2016). 또한 근위축성 측삭 경화증 환자에서는 글리프 시스템의 제거에 필수적인 역할을 하는 수면도 방해받습니다(Boentert, 2019). 따라서 이러한 연구 결과는 글리프 시스템의 기능적 메커니즘을 더 탐구하는 것이 루게릭병의 생리적 및 병리학적 메커니즘을 더 잘 설명하는 데 도움이 될 것임을 시사합니다.

3.8. Cognitive impairment associated with diabetes

Diabetic patients often have cognitive and memory decline, and are at higher risk of vascular diseases and AD (Li Z. et al., 2022). MRI analysis of Type-2 diabetic rats showed the clearance rate of contrast agent Gd-DTPA in CSF from interstitial space in the hippocampus was three times slower than that of non-DM rats (diabetes rat model), which was confirmed by fluorescence imaging analysis (Jiang et al., 2017). These results indicate Type-2 diabetes can inhibit the exchange flow of CSF and ISF, leading to impaired glymphatic system function. The impairment may be due to the expansion of the perivascular space. The metabolic wastes accumulated in expanded perivascular space will trigger an inflammatory reaction, thus causing further expansion of perivascular space (Yao X. Y. et al., 2022). The study of the glymphatic system provides a new explanation for cognitive impairment caused by diabetes, but its mechanism is still unclear and requires further experiments to warrant.

3.8. 당뇨병과 관련된 인지 장애
당뇨병 환자는 종종 인지 및 기억력 저하가 있으며 혈관 질환과 알츠하이머병의 위험이 높습니다(Li Z. et al., 2022). 제2형 당뇨병 쥐의 MRI 분석 결과 해마의 간질 공간에서 CSF의 조영제 Gd-DTPA 제거율이 비당뇨 쥐(당뇨병 쥐 모델)에 비해 3배 느린 것으로 나타났으며, 이는 형광 영상 분석으로 확인되었습니다(Jiang et al., 2017). 이러한 결과는 제 2 형 당뇨병이 CSF와 ISF의 교환 흐름을 억제하여 당 시스템 기능 장애를 초래할 수 있음을 나타냅니다. 이 장애는 혈관 주위 공간의 확장으로 인한 것일 수 있습니다. 확장된 혈관 주위 공간에 축적된 대사성 노폐물은 염증 반응을 유발하여 혈관 주위 공간을 더욱 확장시킵니다(Yao X. Y. et al., 2022). 글리프 시스템에 대한 연구는 당뇨병으로 인한 인지 장애에 대한 새로운 설명을 제공하지만 그 메커니즘은 아직 명확하지 않으며 보증을 위해 추가 실험이 필요합니다.

3.9. Migraine

A migraine is a recurrent unilateral or bilateral fluctuating headache. Cortical spreading depression (CSD) is a potential signal that waveform can be characterized by an intense neuronal activity that slowly progresses over the cortex and a period of neuronal inactivity (Pi et al., 2022). Acute puncture and KCl were used to induce transient CSD in mice. CSD can induce quick closure of penetrating periarterial and perivenous space on the cortical surface, lasting for several minutes and gradually recovering within 30 min (Schain et al., 2017). During CSD, the common occurrence of white matter lesions in headaches results from liquid and waste retention in the interstitial space in the distended perivascular space (Toriello et al., 2021). Therefore, accelerating the flow of CSF to improve the clearance of wastes in the perivascular space may be a new direction for treating migraine.

The discovery of the glymphatic system gives us a new understanding of the efficient fluid transport and metabolite clearance of the central nervous system, which can help us better understand the pathogenesis of diseases and find new ways to treat them. Notably, the abnormal accumulation of Aβ (Ma et al., 2017), tau protein (Reeves et al., 2020), and depolarization of AQP4 on the astrocytes(the decrease of AQP4 on the endfeet of paravascular astrocytes) (Back et al., 2017; Wang et al., 2017) may be involved in the occurrence and aggravation of the diseases. Thus, further approaches will be explored to address these disease conditions.

3.9. 편두통
편두통은 반복적으로 발생하는 편측 또는 양측의 변동성 두통입니다. 대뇌피질 확산 우울증(CSD)은 파형이 피질에서 천천히 진행되는 강렬한 신경 활동과 신경 비활성 기간으로 특징지어질 수 있는 잠재적 신호입니다(Pi et al., 2022). 급성 천공과 KCl을 사용하여 생쥐에서 일시적인 CSD를 유도했습니다. CSD는 피질 표면의 동맥 주위 및 주변 공간을 관통하는 빠른 폐쇄를 유도하여 몇 분 동안 지속되고 30 분 이내에 점차적으로 회복 될 수 있습니다 (Schain et al., 2017). CSD 동안 두통에서 백질 병변의 일반적인 발생은 팽창된 혈관 주위 공간의 간질 공간에 액체와 노폐물이 저류되어 발생합니다(Toriello et al., 2021). 따라서 CSF의 흐름을 가속화하여 혈관 주위 공간의 노폐물 제거를 개선하는 것이 편두통 치료의 새로운 방향이 될 수 있습니다.

글리프 시스템의 발견은 중추 신경계의 효율적인 체액 수송과 대사 산물 제거에 대한 새로운 이해를 제공하여 질병의 발병 기전을 더 잘 이해하고 새로운 치료 방법을 찾는 데 도움이 될 수 있습니다. 특히, Aβ(Ma et al., 2017), 타우 단백질(Reeves et al., 2020)의 비정상적인 축적, 성상교세포에서 AQP4의 탈분극(혈관 주위 성상교세포 말단에서 AQP4의 감소)이 질병의 발생과 악화에 관여할 수 있습니다(Back et al., 2017; Wang et al., 2017). 따라서 이러한 질병 상태를 해결하기 위한 추가 접근법이 모색될 것입니다.

4. Influencing factors of the glymphatic system

4.1. Sleep

The function of the glymphatic system is partly influenced by the sleep-wake cycle. In the sleep state, the function of the glymphatic system is significantly enhanced than in the awake. CSF inflow of mice in sleep and awake states were compared by in vivo two-photon imaging technology, and results showed that, within 30 minutes after CSF tracer injecting, the tracer inflow of the same mice in the awake state was 95% lower than that in the sleep state (Xie et al., 2013). Moreover, the volume fraction of brain interstitial space in sleeping mice (22∼24%) was significantly higher than that in awake mice (13∼15%) (Xie et al., 2013). The inhibition of CSF inflow during wakefulness may be partly related to noradrenaline (NE) secretion. NE is a neuromodulator that regulates the activity of neuronal and non-neuronal cells (Murtazina et al., 2021). Notably, it can reduce the interstitial space by increasing the cell volume, thus increasing the resistance of the inflow of CSF in the interstitial space (Sherpa et al., 2016; Hablitz et al., 2019). In addition, sleep deficiency can also lead to a decrease in the clearance rate of metabolic proteins in the brain parenchyma, resulting in protein deposition such as Aβ and tau protein (Shokri-Kojori et al., 2018). In short, increasing sleep time or improving sleep quality can enhance CSF inflow and metabolite clearance.

4. 글리프 시스템의 영향 요인
4.1. 수면
글리프 시스템의 기능은 부분적으로 수면-각성 주기의 영향을 받습니다. 수면 상태에서는 깨어 있을 때보다 글리머 시스템의 기능이 크게 향상됩니다. 생체 내 2광자 이미징 기술로 수면 상태와 각성 상태의 쥐의 CSF 유입을 비교한 결과, CSF 추적자 주입 후 30분 이내에 같은 쥐의 각성 상태 추적자 유입이 수면 상태보다 95% 더 낮은 것으로 나타났습니다(Xie et al., 2013). 또한 수면 상태의 뇌 간질 공간 부피 비율(22∼24%)은 깨어 있는 상태의 뇌 부피 비율(13∼15%)보다 현저히 높았습니다(Xie et al., 2013). 깨어있는 동안 CSF 유입의 억제는 부분적으로 노르아드레날린 (NE) 분비와 관련이있을 수 있습니다. NE는 신경세포와 비신경세포의 활동을 조절하는 신경 조절제입니다(Murtazina et al., 2021). 특히 세포 부피를 증가시켜 간질 공간을 감소시켜 간질 공간에서 CSF 유입의 저항을 증가시킬 수 있습니다 (Sherpa et al., 2016; Hablitz et al., 2019). 또한 수면 부족은 뇌 실질에서 대사 단백질의 제거율을 감소시켜 Aβ 및 타우 단백질과 같은 단백질 침착을 초래할 수 있습니다 (Shokri-Kojori et al., 2018). 요컨대, 수면 시간을 늘리거나 수면의 질을 개선하면 CSF 유입과 대사물질 제거를 향상시킬 수 있습니다.

4.2. Aging

Many neurodegenerative diseases (such as AD, PD, ALS, and so on) often occur in middle and old age, and their pathogenesis is associated with the accumulation of Aβ and tau protein (Jessen et al., 2015). Aβ and tau protein can be cleared from brain parenchyma with CSF outflow in the glymphatic system. The clearance rate of interstitial solutes was compared between young (2–3 months old) and old (18–20 months old) wild-type mice, and results showed that Aβ clearance was reduced by 40%, accompanied by a 27% decrease in the pulsatility of the vascular wall of the arterioles in the old mice cortex, as well as a widespread loss of AQP4 polarization along the penetrating artery (Kress et al., 2014). In addition, aging leads to artery stiffening, which can reduce arterial pulsatility in the cerebral cortex of the elderly, in turn inhibiting CSF inflow from the PVS to the brain parenchyma (Zieman et al., 2005). This indicates that with the growth of age, the functions of the glymphatic system will deteriorate, affecting the clearance of metabolic wastes in the brain.

4.2. 노화
많은 신경 퇴행성 질환(예: AD, PD, ALS 등)은 종종 중년과 노년기에 발생하며 그 발병 기전은 Aβ 및 타우 단백질의 축적과 관련이 있습니다(Jessen et al., 2015). Aβ 및 타우 단백질은 글리프계에서 CSF 유출로 뇌실질에서 제거될 수 있습니다. 간질 용질의 제거율을 어린(2~3개월령) 야생형 생쥐와 늙은(18~20개월령) 야생형 생쥐를 비교한 결과, 늙은 생쥐 피질에서 세동맥 혈관벽의 박동성이 27% 감소하고 관통 동맥을 따라 AQP4 분극이 광범위하게 손실되는 것과 함께 Aβ 제거가 40% 감소한 것으로 나타났습니다(Kress et al., 2014). 또한 노화는 동맥 경직으로 이어져 노인의 대뇌 피질에서 동맥 맥동성을 감소시켜 PVS에서 뇌실질로의 CSF 유입을 억제할 수 있습니다(Zieman et al., 2005). 이것은 나이가 들어감에 따라 글리프 시스템의 기능이 악화되어 뇌의 대사 노폐물 제거에 영향을 미친다는 것을 나타냅니다.

4.3. Anaesthesia

The function of the glymphatic system is closely related to the anesthetics selected in the experiment, and different anesthetics play a role in promoting or inhibiting. In the awake state, CSF tracers injected into mice cisterna magma hardly enters brain parenchyma (Benveniste et al., 2019). However, after intraperitoneal injection of ketamine/xylazine (KX), CSF rapidly rushed into the brain parenchyma along the periarterial space, with speed comparable to that of naturally sleeping mice, and CSF inflow increased significantly (Xie et al., 2013). Moreso, the effects of different anesthetics were compared. The CSF tracer influx was highest under K/X, followed by isoflurane (ISO) supplemented with dexmedetomidine and pentobarbital. The mice anesthetized with α-chloralose, Avertin, or ISO exhibited low CSF tracer influx. Additionally, it was found that under anesthesia, CSF inflow in the glymphatic system correlates positively with cortical delta power (neuronal network oscillations) in electroencephalogram (EEG) recordings and negatively with heart rate (Hablitz et al., 2019). Additionally, the cortical delta power may contribute to the fluid influx into the brain parenchyma and clearance of waste from the brain, and increased in naturally sleeping animals (Benveniste et al., 2017). Therefore, in the design of CSF flow experiments, we should pay attention to the selection and use of anesthetics to avoid side effects.

4.3. 마취
교감신경계의 기능은 실험에서 선택한 마취제와 밀접한 관련이 있으며, 마취제에 따라 촉진 또는 억제하는 역할이 다릅니다. 깨어 있는 상태에서는 생쥐의 뇌수막에 주입된 CSF 추적자가 뇌실질로 거의 들어가지 않습니다(Benveniste et al., 2019). 그러나 케타민/자일라진(KX)을 복강 내 주사한 후에는 자연 수면 상태의 생쥐와 비슷한 속도로 동맥주위 공간을 따라 뇌실질로 CSF가 빠르게 유입되었고, CSF 유입이 크게 증가했습니다(Xie et al., 2013). 또한 다양한 마취제의 효과를 비교했습니다. CSF 추적자 유입은 K/X에서 가장 높았고, 덱스메데토미딘과 펜토바르비탈이 첨가된 이소플루란(ISO)이 그 뒤를 이었습니다. α-클로랄로스, 아베르틴 또는 ISO로 마취한 마우스는 CSF 추적자 유입이 낮게 나타났습니다. 또한 마취 상태에서는 뇌파 기록의 피질 델타 파워(신경망 진동)가 뇌파 기록의 피질 델타 파워(신경망 진동)와 양의 상관관계가 있고 심박수와 음의 상관관계가 있는 것으로 밝혀졌습니다(Hablitz et al., 2019). 또한 피질 델타 파워는 뇌실질로의 체액 유입과 뇌의 노폐물 제거에 기여할 수 있으며, 자연적으로 수면하는 동물에서 증가합니다(Benveniste et al., 2017). 따라서 CSF 흐름 실험의 설계에서 부작용을 피하기 위해 마취제의 선택과 사용에주의를 기울여야합니다.

4.4. Body position

Different body positions can also affect the function of the glymphatic system during sleep or anesthesia. The transport efficiency of the glymphatic system in the lateral position of anesthetized rats was higher than that in the supine and prone positions by dynamic-contrast-enhanced MRI and kinetic modeling. The tracer in the brain of prone rats entered and cleared slowly in the glymphatic system (Lee et al., 2015; Muccio et al., 2021). Optical imaging and radiotracer studies also confirmed that the transport of the glymphatic system and the clearance rate of Aβ were faster in the lateral and supine positions (Lee et al., 2015). The changes in body position may affect the function of the cardiovascular and respiratory systems and subsequently impact the pulsation leading to CSF/ISF circulation (Muccio et al., 2021). This mechanism needs to be further explored. These findings suggest that the lateral position during sleep/anesthesia may be advantageous in removing brain metabolic wastes, including Aβ. In the future, we should also pay attention to the placement of the test animals in the experimental design of the glymphatic system.

4.4. 신체 위치
다른 신체 위치는 수면 또는 마취 중 글리머 시스템의 기능에도 영향을 미칠 수 있습니다. 마취된 쥐의 측면 자세에서 동적 조영 증강 MRI 및 운동 모델링에 따르면, 마취된 쥐의 측면 자세에서 림프계의 수송 효율은 누운 자세와 엎드린 자세에서보다 더 높았습니다. 엎드린 쥐의 뇌에 있는 추적자는 교감신경계에 천천히 들어왔다가 천천히 빠져나갔습니다(Lee et al., 2015; Muccio et al., 2021). 광학 영상 및 방사성 추적자 연구에서도 측면 및 앙와위 자세에서 글리프계의 이동과 Aβ의 제거 속도가 더 빠르다는 것이 확인되었습니다(Lee et al., 2015). 신체 위치의 변화는 심혈관계 및 호흡기 계통의 기능에 영향을 미치고 결과적으로 CSF/ISF 순환으로 이어지는 맥박에 영향을 미칠 수 있습니다(Muccio et al., 2021). 이 메커니즘에 대해서는 더 많은 연구가 필요합니다. 이러한 연구 결과는 수면/마취 중 측면 자세가 Aβ를 포함한 뇌 대사 노폐물 제거에 유리할 수 있음을 시사합니다. 앞으로 우리는 글리프 시스템의 실험 설계에서 실험 동물의 배치에도주의를 기울여야합니다.

4.5. Alcohol

Alcohol influences the glymphatic system in two different ways. Glymphatic system function was significantly inhibited after mice were exposed to 1.5 g/kg (binge level) ethanol acutely and chronically (Lundgaard et al., 2018). Chronic exposure to 1.5 g/kg ethanol increased GFAP expression‎ (associated with astrocyte reactive phenotype and reduced glymphatic function (Iliff et al., 2014; Kress et al., 2014)) and induced mislocation of the astrocyte-specific AQP4. The function of the glymphatic system increased in mice treated with 0.5 g/kg (low dose) ethanol following acute exposure. After one month of chronic exposure, low doses of chronic ethanol intake were associated with a significant decrease in GFAP expression‎ (Lundgaard et al., 2018). Low-dose ethanol also has a vasodilatory effect, which may promote the interaction of endothelial, smooth muscle cells by activating the production of endothelial-specific nitric oxide synthase (eNOS) and vasodilator nitric oxide, thus promoting the diffusion of metabolic wastes in the central nervous system to the perivascular space (Cheng et al., 2019). Therefore, low-dose intake of alcohol can be potentially beneficial to the function of the glymphatic system. In contrast, long-term excessive intake of alcohol will inhibit the function of the glymphatic system.

4.5. 알코올
알코올은 두 가지 방식으로 글리프계에 영향을 미칩니다. 쥐가 1.5g/kg(폭음 수준)의 에탄올에 급성 및 만성적으로 노출된 후 글리프계 기능이 현저히 억제되었습니다(Lundgaard et al., 2018). 1.5g/kg 에탄올에 만성적으로 노출되면 GFAP 발현이 증가하고(성상교세포 반응성 표현형 및글리프 기능 감소와 연관), 성상교세포 특이적 AQP4의 위치 이탈이 유도되었습니다(Iliff et al., 2014; Kress et al., 2014). 급성 노출 후 0.5g/kg(저용량)의 에탄올을 투여한 쥐의 경우 림프계의 기능이 증가했습니다. 만성 노출 한 달 후, 저용량의 만성 에탄올 섭취는 GFAP 발현의 현저한 감소와 관련이 있었습니다(Lundgaard et al., 2018). 저용량 에탄올은 또한 혈관 확장 효과가 있으며, 이는 내피 특이적 산화질소 합성 효소 (eNOS)와 혈관 확장제 산화질소의 생성을 활성화하여 중추 신경계의 대사 폐기물이 혈관 주위 공간으로 확산되는 것을 촉진하여 내피, 평활근 세포의 상호 작용을 촉진 할 수 있습니다 (Cheng et al., 2019). 따라서 저용량의 알코올 섭취는 잠재적으로 글리프 시스템의 기능에 도움이 될 수 있습니다. 반대로 알코올을 장기간 과도하게 섭취하면 글리프 시스템의 기능이 억제됩니다.

4.6. Sports

Sports can improve cognitive ability, especially in patients with vascular degeneration and neurodegenerative diseases. The glymphatic system function of voluntary wheel running and sedentary mice were compared. CSF inflow continuously increased in voluntary exercise mice during the awake period, mainly concentrated in the hypothalamus and ventral parts of the cortex. However, it also occurred in the middle cerebral artery territory. Voluntary exercise increases CSF flux in a wide range of brain regions in mice, which may be related to the role of exercise in promoting cognition (von Holstein-Rathlou et al., 2018). Another study demonstrated that voluntary wheel running accelerated the protein clearance of the glymphatic system rather than the protein penetration of the BBB (He et al., 2017). It also improved the expression‎ and polarization of AQP4 in astrocytes, thereby protecting mice from synaptic dysfunction and spatial cognitive decline, indicating a possible mechanism of exercise-induced neuroprotection in the aging brain (He et al., 2017).

In short, these influencing factors affect the fluid inflow and outflow of the glymphatic system mainly by regulating the cardiovascular and respiratory systems. When arterial pulsation slows down, or respiration is inhibited, the flow of CSF is inhibited, affecting the clearance of macromolecular metabolic proteins in the brain. The accumulation of metabolic proteins in the brain parenchyma further affects the size of the brain interstitial space, thus increasing the resistance to CSF inflow. However, the specific mechanisms involved in this process still need further exploration. These influencing factors suggest that attention should be paid to the patient’s daily sleep, drinking, and exercise behaviors to prevent brain-related diseases. When designing experiments related to the glymphatic system, attention should be paid to the choice of anesthesia, the position, and the age of experimental animals.

4.6. 스포츠
스포츠는 특히 혈관 퇴화 및 신경 퇴행성 질환 환자의 인지 능력을 향상시킬 수 있습니다. 자발적으로 바퀴를 굴린 쥐와 앉아있는 쥐의 글리머 시스템 기능을 비교했습니다. 자발적 운동 생쥐는 깨어 있는 기간 동안 CSF 유입이 지속적으로 증가했으며, 주로 시상하부와 피질의 복부에 집중되어 있었습니다. 그러나 중간 대뇌동맥 영역에서도 발생했습니다. 자발적 운동은 생쥐의 광범위한 뇌 영역에서 CSF 플럭스를 증가시키는데, 이는 운동이 인지를 촉진하는 역할과 관련이 있을 수 있습니다(von Holstein-Rathlou et al., 2018). 또 다른 연구에서는 자발적인 바퀴 달리기가 BBB의 단백질 침투가 아닌 글리머 시스템의 단백질 제거를 가속화한다는 사실이 입증되었습니다(He et al., 2017). 또한 성상교세포에서 AQP4의 발현과 분극화를 개선하여 시냅스 기능 장애와 공간 인지 기능 저하로부터 마우스를 보호하여 노화 뇌에서 운동으로 인한 신경 보호의 가능한 메커니즘을 나타냅니다(He et al., 2017).

요컨대, 이러한 영향 요인은 주로 심혈관계와 호흡계를 조절하여 림프계의 체액 유입과 유출에 영향을 미칩니다. 동맥 맥동이 느려지거나 호흡이 억제되면 CSF의 흐름이 억제되어 뇌의 고분자 대사 단백질 제거에 영향을 미칩니다. 뇌 실질에 대사 단백질이 축적되면 뇌 간질 공간의 크기에 더 영향을 미쳐 CSF 유입에 대한 저항력이 증가합니다. 그러나 이 과정에 관여하는 구체적인 메커니즘은 아직 더 많은 연구가 필요합니다. 이러한 영향 요인은 뇌 관련 질환을 예방하기 위해 환자의 일상적인 수면, 음주 및 운동 행동에 주의를 기울여야 함을 시사합니다. 글리프 시스템과 관련된 실험을 설계 할 때 마취 선택, 실험 동물의 위치 및 연령에주의를 기울여야합니다.

5. Preclinical methods to study the fluid flow of the glymphatic system

The study of the glymphatic system can be divided into in vivo and ex vivo techniques. Imaging ex vivo is usually performed with light sheet fluorescence microscopy of an observed brain or spinal cord sections from the optically cleared brains of mice receiving CSF tracer injections while under anesthesia (Hablitz et al., 2020; Hauglund et al., 2020). This way, high-resolution (up to 200 nm) 3D imaging of tracer distribution within the cells and in perivascular spaces can be observed (Lohela et al., 2022). Brain or spinal cord fixed coronal sections are usually combined with immunohistochemistry to compare CSF flow with the expression‎ pattern of related proteins. However, in recent years, Panoptic imaging of transparent mice has also been used to analyze the distribution of tracers in the brain (Bèchet et al., 2020). Imaging in vivo is mainly utilized to observe the flow of CSF in the brain by injecting a CSF tracer into the cisterna magna and using two-photon fluorescence imaging (TPI) (Iliff et al., 2013b; Tithof et al., 2019), near-infrared fluorescence (NIRF) (Myllylä et al., 2018), transcranial optical imaging (Plog et al., 2018), magnetic resonance imaging(MRI) (Bai et al., 2022; Li C. et al., 2022) and so on. TPI has high spatial resolution and can observe 240μm below the cortical surface, which is conducive to observing the diffusion of the CSF tracer along the outside of cortical surface arteries and penetrating arterioles (Iliff et al., 2012). However, TPI is invasive to the study object and damages the skull. Its narrow field of vision and shallow imaging area limit the observation of subcortical brain areas, so it is impossible to observe the glymphatic system from the whole brain field (Palczewska et al., 2023). Compared with TPI, transcranial optical imaging does not damage animals’ skull in the experimental process. Transcranial optical imaging can distinguish the region 1∼2 mm below the surface of the skull and can detect the fluorophore 5 ∼ 6mm below the surface of the cortex. It can complete the wide-area imaging of CSF flow in the dorsal perivascular of the cerebral cortex of living mice (Li and Wan, 2021). However, it can only observe the dorsal region of the cerebral cortex and cannot image the ventral area of the cerebral cortex (Sweeney et al., 2019). MRI can dynamically monitor the whole brain in real-time and facilitate studying CSF flow in the glymphatic system. The recently discovered NIRF can perform non-invasive measurement of human brain fluid dynamics, which is conducive to long-term brain monitoring (including sleep time) and can be combined with different magnetic neuroimaging technologies (Liu Y. et al., 2022). It can perform real-time dynamic detection of CSF tracer in vivo, but its low spatial resolution makes it impossible to analyze the fluid flow in perivascular space (Gakuba et al., 2018). MRI (Iliff et al., 2013a; Stanton et al., 2021), single-photon emission computerized tomography (SPECT), and positron emission tomography (PET) coupled with computerized tomography (Benveniste et al., 2021) can be used to obtain brain-wide 4D images of tracer movement in vivo in experimental animals. Notably, these methods are readily translatable to clinical neuroimaging studies. Details on preclinical methods to study the glymphatic system are shown in Table 1.

5. 글리프 시스템의 유체 흐름을 연구하는 전임상 방법
림프계 연구는 생체 내 및 생체 외 기법으로 나눌 수 있습니다. 생체 외 이미징은 일반적으로 마취 상태에서 CSF 추적자 주사를 맞은 생쥐의 뇌에서 광학적으로 제거한 뇌 또는 척수 절편을 광시트 형광 현미경으로 관찰합니다(Hablitz et al., 2020; Hauglund et al., 2020). 이렇게 하면 세포 내 및 혈관 주위 공간의 추적자 분포에 대한 고해상도(최대 200nm) 3D 이미징을 관찰할 수 있습니다(Lohela et al., 2022). 뇌 또는 척수 고정 관상절편은 일반적으로 면역조직화학과 결합하여 CSF 흐름과 관련 단백질의 발현 패턴을 비교합니다. 그러나 최근에는 투명 생쥐의 파놉틱 이미징을 사용하여 뇌의 추적자 분포를 분석하기도 합니다(Bèchet et al., 2020). 생체 내 이미징은 주로 뇌의 CSF 흐름을 관찰하기 위해 CSF 추적자를 수질에 주입하고 2 광자 형광 이미징 (TPI)을 사용하여 뇌의 CSF 흐름을 관찰하는 데 사용됩니다 (Iliff et al., 2013b; Tithof et al, 2019), 근적외선 형광(NIRF)(밀릴라 외, 2018), 경두개 광학 영상(플로그 외, 2018), 자기공명영상(MRI)(바이 외, 2022; 리 C. 외, 2022) 등이 있습니다. TPI는 공간 해상도가 높고 피질 표면 아래 240μm까지 관찰할 수 있어 피질 표면 동맥의 외부를 따라 CSF 추적자가 확산되고 세동맥을 관통하는 것을 관찰하는 데 도움이 됩니다(Iliff et al., 2012). 그러나 TPI는 연구 대상에 침습적이며 두개골을 손상시킵니다. 좁은 시야와 얕은 영상 영역으로 인해 피질하 뇌 영역의 관찰이 제한되어 전체 뇌 영역에서 글리프 시스템을 관찰하는 것은 불가능합니다(Palczewska et al., 2023). TPI에 비해 경두개 광학 이미징은 실험 과정에서 동물의 두개골을 손상시키지 않습니다. 경 두개 광학 이미징은 두개골 표면 아래 1 ~ 2mm 영역을 구분할 수 있으며 피질 표면 아래 5 ~ 6mm 아래의 형광체를 감지 할 수 있습니다. 살아있는 생쥐의 대뇌 피질 등쪽 혈관 주위에서 CSF 흐름의 광역 영상화를 완료 할 수 있습니다 (Li and Wan, 2021). 그러나 대뇌 피질의 등쪽 영역만 관찰할 수 있고 대뇌 피질의 복쪽 영역은 영상화할 수 없습니다(Sweeney et al., 2019). MRI는 뇌 전체를 실시간으로 동적으로 모니터링할 수 있으며, 글리프계에서 CSF 흐름을 연구하는 데 용이합니다. 최근에 발견된 NIRF는 인간의 뇌액 역학을 비침습적으로 측정할 수 있어 장기적인 뇌 모니터링(수면 시간 포함)에 도움이 되며 다양한 자기 신경 영상 기술과 결합할 수 있습니다(Liu Y. et al., 2022). 생체 내에서 CSF 추적자의 실시간 동적 검출을 수행할 수 있지만 공간 해상도가 낮아 혈관 주위 공간의 유체 흐름을 분석하는 것은 불가능합니다(Gakuba et al., 2018). 실험 동물의 생체 내 추적자 움직임에 대한 뇌 전체의 4D 이미지를 얻기 위해 MRI(Iliff et al., 2013a; Stanton et al., 2021), 단일광자방출 컴퓨터 단층촬영(SPECT), 컴퓨터 단층촬영과 결합된 양전자 방출 단층촬영(PET)을 사용할 수 있습니다(Benveniste et al., 2021). 특히 이러한 방법은 임상 신경 영상 연구로 쉽게 전환할 수 있습니다. 글리프 시스템을 연구하기 위한 전임상 방법에 대한 자세한 내용은 표 1.

TBLE 1

Table 1. Details on preclinical methods to study glymphatic cerebrospinal fluid flow.

6. Discussion

The concept of the glymphatic system enriches the theory of fluid circulation and waste clearance in the brain. In the past, CSF was thought to be produced from the choroid plexus and circulated in subarachnoid space. However, the glymphatic system provides the hypothesis that CSF enters brain parenchyma and exchanges with ISF dynamically. When the exchange balance is influenced, ISF might be another CSF reserve (Jessen et al., 2015). In the past, researchers thought there was no brain lymphatic system, and the brain’s removal of wastes in the brain was mainly completed through CSF circulation and its addition to blood circulation (Syková and Nicholson, 2008). In fact, the brain parenchyma does not come into direct contact with CSF, and CSF circulation may not be efficient enough due to the limitation of the molecular weight of metabolites. The glymphatic system establishes a bridge between CSF and brain parenchyma, which can help explain brain waste’s clearance pathway.

The discovery of the glymphatic system provides a new direction for understanding brain diseases, which shifts the focus from the changes in the specific structure of the brain to the overall fluid circulation in the brain. A case in point is the critical role of the glymphatic system in understanding the occurrence of brain edema. Traditionally, brain edema is thought to be formed entirely by fluid accumulation in the intravascular compartment (Go, 1984). However, relevant studies of the glymphatic system have found that CSF is the primary source of initial brain edema rather than blood leakage (Mestre et al., 2020). CSF enters the brain parenchyma along the perivascular space within a few minutes after ischemic injury (Mestre et al., 2020). This process is initiated by ischemic spreading depolarization and subsequent vasoconstriction, which expands the perivascular space and doubles the rate of glymphatic inflow. The entry of CSF through the PVS may promote the swelling of astrocytic endfeet and pericyte contraction, which further reduces blood flow and induces the development of an infarction area (Ito et al., 2011; Khennouf et al., 2018). Moreover, the concept of the glymphatic system coincides with the holistic perspective and integrity of the therapeutic effect of traditional Chinese medicine. Traditional Chinese medicine often uses two or more herbs through herbal compatibility to treat diseases, different herb components play different roles in treating brain diseases and finally have a good curative effect when combined. With the knowledge of the glymphatic system, traditional Chinese medicine may better explain multi-ingredient multi-target efficacy. Traditional Chinese medicine formulas may treat diseases by regulating vasoconstriction and relaxation, changing PVS space (Song et al., 2018), and impacting the polar distribution of AQP4 (Yang et al., 2019) and astrocyte swelling.

The proposal of the glymphatic system also provides a new direction for delivering medication. The existence of the BBB and B-CSFB helps to prevent pathogens and toxic substances from entering the brain. However, they also prevent the entry and clearance of medicine for treating brain-related diseases. New ways of medicine delivery have emerged based on the understanding of the glymphatic system. Indocyanine green (ICG) - loaded PLGA nanoparticles were injected near the regional lymph node in the neck of mice. The particles would first converge in the regional deep cervical lymph nodes, then be efficiently transported to the brain through meningeal lymphatic vessels, significantly inhibiting glioma growth in mice and prolonging the survival period of treatment. The uptake of drugs injected with this method in the brain is 44 times higher than that by intravenous injection (Zhao et al., 2020). Drug delivery systems (DDS) are established to conquer the BBB and transport drugs into the brain. However, the elimination route of DDS is unclear. In an experiment, nano-sized DDS in the brain was systematically tracked, and it suggested that it was critically drained by the glymphatic system from the blood vessel basement membrane to periphery circulations (Liu R. et al., 2022). Although their studies are at the beginning stage and drug administration or clearance is affected by many factors (the polarity and safety of drugs are difficult to control), these studies still provide a new direction for medicine delivery.

However, the theory of the glymphatic system is still controversial. Firstly, some researchers believe that the function of the glymphatic system is exaggerated. For instance, several studies have proved that CSF flows along the peripheral spaces of large vessels in convective flow or dispersion and then regulates CSF / ISF exchange in diffusion. This is inconsistent with the fact that CSF / ISF exchange is realized through bulk flow in the glymphatic system (Asgari et al., 2016; Holter et al., 2017; Abbott et al., 2018; Hannocks et al., 2018). Secondly, the role of capillaries in CSF/ISF exchange between arterioles and venules was neglected in glymphatic system theory. Some experiments have proposed that CSF/ISF convection around capillaries occurs in the basal lamina, connects the periarteriolar and the perivenous space, and forms an adequate convective circulation pathway (Hannocks et al., 2018; Pizzo et al., 2018). This structure is more efficient for maintaining neuronal microenvironment homeostasis and promotes substance exchange in CSF / ISF (Wolak and Thorne, 2013). Last but not least, the study on the functional regulation of the glymphatic system is only based on rodent animal models and has not been applied to humans. Thus, we need follow-up experiments to prove that the glymphatic system is also important for the steady-state maintenance of the human brain by supplementing subsequent experiments.

Moreover, there are still some situations that the glymphatic system has not explained. In some diseases like AD or PD, it is not clear whether the malfunction of the glymphatic system occurs first or whether the relevant pathological changes like Aβ or tau-protein deposit happen in the first place. This is crucial to understanding the etiology of diseases. Besides the exchange between CSF/ISF, will the balance be influenced by diseases or altered in some scenarios?

In a word, the proposal of the glymphatic system breaks the traditional understanding that there is no lymphatic system in the brain, complements the theory of fluid circulation and metabolic pathways of brain wastes, and draws a lot of attention to the critical role of fluid circulation in maintaining the homeostasis of the brain environment, which is of great significance. However, there are also many controversies and unsolved problems in the glymphatic system, which requires more researchers to engage in the field for further study, constantly innovate and improve the research paradigm and methods, and make better use of the results of the glymphatic system, to play a more significant role in treating related diseases.

6. 토론
림프계의 개념은 뇌의 체액 순환과 노폐물 제거에 대한 이론을 풍부하게 해줍니다. 과거에는 CSF가 맥락막 신경총에서 생성되어 지주막하 공간에서 순환하는 것으로 생각했습니다. 그러나 글리프 시스템은 CSF가 뇌실질로 들어가 ISF와 동적으로 교환한다는 가설을 제시합니다. 교환 균형이 영향을 받으면 ISF는 또 다른 CSF 저장고일 수 있습니다(Jessen et al., 2015). 과거에 연구자들은 뇌 림프계는 존재하지 않으며, 뇌의 노폐물 제거는 주로 CSF 순환과 혈액 순환을 통해 이뤄진다고 생각했습니다(Syková and Nicholson, 2008). 실제로 뇌 실질은 CSF와 직접 접촉하지 않으며, 대사 산물의 분자량의 제한으로 인해 CSF 순환이 충분히 효율적이지 않을 수 있습니다. 글리머 시스템은 CSF와 뇌실질 사이에 다리를 놓아 뇌 노폐물의 제거 경로를 설명하는 데 도움이 될 수 있습니다.

글리프 시스템의 발견은 뇌의 특정 구조의 변화에서 뇌의 전반적인 체액 순환으로 초점을 전환하여 뇌 질환을 이해하는 새로운 방향을 제시합니다. 뇌부종의 발생을 이해하는 데 있어 글리프 시스템의 중요한 역할을 예로 들 수 있습니다. 전통적으로 뇌부종은 전적으로 혈관 내 구획의 체액 축적에 의해 형성되는 것으로 여겨졌습니다(Go, 1984). 그러나 글리프 시스템에 대한 관련 연구에 따르면 혈액 누출보다는 CSF가 초기 뇌부종의 주요 원인인 것으로 밝혀졌습니다(Mestre et al., 2020). CSF는 허혈성 손상 후 몇 분 이내에 혈관 주위 공간을 따라 뇌실질로 들어갑니다(Mestre et al., 2020). 이 과정은 허혈성 확산 탈분극과 그에 따른 혈관 수축에 의해 시작되며, 이는 혈관 주위 공간을 확장하고 글리프 유입 속도를 두 배로 증가시킵니다. PVS를 통한 CSF의 유입은 성상세포 말단의 부종과 혈관 내피 수축을 촉진하여 혈류를 더욱 감소시키고 경색 부위의 발생을 유도할 수 있습니다(Ito et al., 2011; Khennouf et al., 2018). 또한, 글리프 시스템의 개념은 한약의 치료 효과에 대한 전체적인 관점 및 무결성과 일치합니다. 한약은 종종 약초 호환성을 통해 두 가지 이상의 약초를 사용하여 질병을 치료하고, 서로 다른 약초 성분이 뇌 질환 치료에 다른 역할을하며, 마지막으로 결합하면 좋은 치료 효과를 나타냅니다. 글리프 시스템에 대한 지식이 있으면 한약은 다중 성분 다중 표적 효능을 더 잘 설명할 수 있습니다. 한약 처방은 혈관 수축과 이완을 조절하고, PVS 공간을 변화시키며(송 등, 2018), AQP4의 극성 분포(양 등, 2019)와 성상세포 부종에 영향을 미침으로써 질병을 치료할 수 있습니다.

글리프 시스템의 제안은 또한 약물 전달에 대한 새로운 방향을 제시합니다. BBB와 B-CSFB의 존재는 병원균과 독성 물질이 뇌로 유입되는 것을 방지하는 데 도움이 됩니다. 그러나 뇌 관련 질병을 치료하기 위한 의약품의 진입과 통과를 막기도 합니다. 글리프 시스템에 대한 이해를 바탕으로 새로운 약물 전달 방식이 등장했습니다. 인도시아닌 그린(ICG)이 탑재된 PLGA 나노입자를 생쥐 목의 국소 림프절 근처에 주입했습니다. 입자는 먼저 국소 경부 림프절에 모인 다음 뇌수막 림프관을 통해 뇌로 효율적으로 운반되어 생쥐의 신경교종 성장을 크게 억제하고 치료 생존 기간을 연장했습니다. 이 방법으로 뇌에 주입된 약물은 정맥 주사로 주입된 약물보다 44배 더 많이 뇌에 흡수됩니다(Zhao et al., 2020). 약물 전달 시스템 (DDS)은 BBB를 정복하고 약물을 뇌로 운반하기 위해 설립되었습니다. 그러나 DDS의 제거 경로는 불분명합니다. 한 실험에서 나노 크기의 뇌 속 DDS를 체계적으로 추적한 결과, 혈관 기저막에서 말초 순환계로 배출되는 것으로 나타났습니다(Liu R. et al., 2022). 이들의 연구는 시작 단계에 있고 약물 투여 또는 허가는 여러 요인(약물의 극성 및 안전성을 제어하기 어려움)의 영향을 받지만 이러한 연구는 여전히 약물 전달에 대한 새로운 방향을 제시합니다.

그러나 글리프 시스템 이론은 여전히 논란의 여지가 있습니다. 첫째, 일부 연구자들은 글리프 시스템의 기능이 과장되었다고 생각합니다. 예를 들어, 여러 연구에서 대류 흐름 또는 분산 상태에서 대형 용기의 주변 공간을 따라 CSF가 흐른 다음 확산에서 CSF / ISF 교환을 조절한다는 것이 입증되었습니다. 이는 CSF/ISF 교환이 글리프계에서 벌크 흐름을 통해 실현된다는 사실과 일치하지 않습니다(Asgari et al., 2016; Holter et al., 2017; Abbott et al., 2018; Hannocks et al., 2018). 둘째, 세동맥과 정맥 사이의 CSF/ISF 교환에서 모세혈관의 역할은 글리프계 이론에서 무시되었습니다. 일부 실험에서는 모세혈관 주변의 CSF/ISF 대류가 기저층에서 발생하고, 동맥 주위와 혈관 주위 공간을 연결하며, 적절한 대류 순환 경로를 형성한다고 제안했습니다(Hannocks et al., 2018; Pizzo et al., 2018). 이러한 구조는 신경세포의 미세환경 항상성 유지에 더 효율적이며 CSF/ISF에서 물질 교환을 촉진합니다(Wolak and Thorne, 2013). 마지막으로, 글리프 시스템의 기능 조절에 대한 연구는 설치류 동물 모델에 기반한 연구일 뿐 인간에게 적용되지 않았습니다. 따라서 후속 실험을 보완하여 인간 뇌의 정상 상태 유지에도 글리프계가 중요하다는 것을 증명하기 위한 후속 실험이 필요합니다.

게다가 아직 글리파틱 시스템이 설명하지 못하는 상황도 있습니다. 알츠하이머병이나 파킨슨병과 같은 일부 질환에서는 글리프 시스템의 오작동이 먼저 발생하는지, 아니면 Aβ나 타우 단백질 침착과 같은 관련 병리학적 변화가 먼저 발생하는지 명확하지 않습니다. 이는 질병의 원인을 이해하는 데 매우 중요합니다. CSF/ISF 간의 교환 외에도 질병에 의해 균형이 영향을 받거나 일부 시나리오에서 변경될 수 있을까요?
한마디로 림프계의 제안은 뇌에 림프계가 없다는 전통적인 이해를 깨고 체액 순환 이론과 뇌 노폐물의 대사 경로를 보완하며 뇌 환경의 항상성을 유지하는 데있어 체액 순환의 중요한 역할에 많은 관심을 끌고 있으며 이는 큰 의미가 있습니다. 그러나 글리프 시스템에는 많은 논란과 해결되지 않은 문제도있어 더 많은 연구자들이이 분야에 참여하여 더 많은 연구를하고 연구 패러다임과 방법을 지속적으로 혁신 및 개선하고 글리프 시스템의 결과를 더 잘 활용하여 관련 질병 치료에 더 중요한 역할을해야합니다.

Author contributions

All authors listed have made a substantial, direct, and intellectual contribution to the work, and approved it for publication.

Funding

This work was supported by the Funds of the scientific and technological innovation project of the Chinese Academy of Traditional Chinese Medicine CI2021A04614.

Acknowledgments

The authors thank AiMi Academic Services (www.aimieditor.com) for English language editing and review services.

Conflict of interest

The authors declare that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.

Publisher’s note

All claims expressed in this article are solely those of the authors and do not necessarily represent those of their affiliated organizations, or those of the publisher, the editors and the reviewers. Any product that may be eval‎uated in this article, or claim that may be made by its manufacturer, is not guaranteed or endorsed by the publisher.

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