脑脊液是什么？它的作用有哪些？
实验发现：脑脊液竟然延伸至外周神经！
图1. 注射的脑脊液探针到达外周神经。
在活体小鼠中，金纳米颗粒作为探针被注入侧脑室的脑脊液中，以追踪脑脊液的流动模式，并确定脑脊液在生理条件下是否能够流入外周神经。我们选择纳米金作为脑脊液流动的追踪工具，原因如下：
（i）可提供多种尺寸的纳米颗粒；
（ii）纳米金的低渗透性增强了流动性；
（iii）增强的金染色方法使光学显微镜和电子显微镜的检测灵敏度更高。
初步实验使用了1.9纳米金，其颗粒大小约为3.5纳米，接近脑脊液中常见的营养物质和蛋白质的尺寸，如葡萄糖（1.5纳米）、白蛋白（~3.2至3.8纳米）、胱抑素C（3至12纳米）和脑源性神经营养因子（~3.5纳米）。我们的“大颗粒”追踪工具是15纳米的金颗粒，总粒径为20至30纳米，略大于脑脊液中发现的最大的蛋白质之一免疫球蛋白G（15纳米）。较大尺寸的颗粒，如25纳米的腺相关病毒（AAV），通常无法通过血脑屏障（BBB）或血神经屏障（BNB），除非在有屏障泄漏或使用嗜神经的血清型的情况下。
为了验证我们的实验设计是否真实反映了脑脊液流动，我们评估了注入的纳米金分布是否与已知的中枢神经系统（CNS）脑脊液流动模式一致。我们将1.9纳米的纳米金通过细管注入到一只麻醉小鼠的侧脑室中，注射速率是已知能维持生理分布的（图1A至J，图S1和S2）。注射后，我们立即采集了中枢神经系统组织（大脑和脊髓），并通过增强金颗粒的方法进行显微镜观察，评估脑脊液在中枢神经系统和外周神经系统中的流动（图1）。
A：已知的脑脊液储存区示意图；外周神经（PN），轴突（Ax），髓鞘（My），神经束膜（Peri），神经内膜（Endo）。
B和C：注射探针后4小时的三叉神经染色。B图中，中枢神经系统-外周神经系统过渡区标记为“*”。箭头指示神经束膜位置，箭头头指示兰氏结。
D：PBS注射的对照组。
E：注射后6小时的静脉三叉神经染色。
F和G：注射后4小时的颈椎脊神经根，标记为“双箭头”。闭合箭头指示背根的蛛网膜下腔角。
H：PBS注射对照组的脊髓。
I：静脉注射探针后6小时的脊髓染色。
L和M：注射后4小时和6小时采集的坐骨神经染色。
N：PBS注射对照组的坐骨神经。
O：静脉注射后6小时的坐骨神经染色。
F, K, P：对中枢神经系统和外周神经系统的纳米金染色强度进行了量化分析，相较于PBS注射对照组（F, K, P），中枢神经系统和外周神经系统的染色强度更高。
大小决定去留：脑脊液的流动有“筛选机制”
图6. 脑脊液溶质从神经根附着区（RAZ）进入外周神经。
1.9纳米的纳米金探针被注入到全麻小鼠的侧脑室中。中枢神经系统（CNS）和外周神经系统（PNS）组织在注射后0小时（A）和6小时（B）取样，并通过金增强法（Goldenhance）进行处理。
C：展示了中枢神经系统与外周神经系统在脊髓交界处的示意图，结构标签包括：
PM（pia mater）：软脑膜
Ar（arachnoid mater）：蛛网膜
DM（dura mater）：硬脑膜
SA（subarachnoid angle）：蛛网膜下腔角
RS（root sheath）：神经根鞘
Endo（endoneurium/endoneurial region）：神经内膜/神经内膜区域
Gn（ganglion）：神经节
图9. 电子显微镜识别脑脊液在外周神经结缔组织包膜中的流动。
A：展示了外周神经的示意图（PN），其中包含多个被神经束膜（Perineurium, Per）包裹的神经束。每个神经束包含多个轴突（Ax），并由施旺细胞（Sch）包裹，单个轴突位于神经内膜（Endoneurium, Endo）内。
B：在小鼠大脑侧脑室中注射2毫克纳米金探针4小时后，采集的三叉神经横切面。金增强显示了三叉神经束膜中的成纤维细胞（白色轮廓；箭头）中可见黑色的纳米金颗粒。相邻的神经束膜细胞（黑色轮廓；空心箭头）几乎不含金颗粒。
C：放大的三叉神经束膜成纤维细胞（白色轮廓；箭头），其中包含大量的纳米金沉积物。
D：腰神经根内的神经内膜成纤维细胞（箭头），其细胞内可见金增强后的纳米金颗粒（箭头头）。
E-G：纳米金位于三叉神经（E）、腰神经根（F）、和坐骨神经（G）的神经内膜区域，包裹着髓鞘化的（My）和非髓鞘化的（Unmy）轴突。虚线标出了神经内膜区域。（F和G）中的胶原纤维中可见纳米金沉积。
图10. 脑脊液穿透施旺细胞，直至轴突层次。
A：展示了外周神经（PN）的示意图，包含多个神经束，神经束被神经束膜包裹（Per），每个神经束包含多个轴突（Ax）及其周围的施旺细胞（Sch）。箭头标记了所有面板中纳米金的定位。
B-D：在三叉神经（B, C）和坐骨神经（D）中，施旺细胞的细胞质中发现了纳米金（空心箭头）和轴突（实心箭头）。
E-J：在小鼠脑脊液中注射的纳米金在三叉神经（E, F）、腰神经根（H, K）和坐骨神经（G, I, J, L, M）的轴突层次中可见，位于神经丝之间。电子反射现象用来确认轴突中的纳米金位置（H-J）及相应的反射（K-M）。
这项发现为何如此重要？
打破中枢和外周的壁垒，统一神经系统功能
长久以来，神经科学将中枢神经系统和外周神经系统视为两个独立的系统，虽然它们功能上有联系，但在结构上被视为独立的“实体”。然而，这项研究证明，脑脊液可以在两个系统之间流动，从而进一步“统一”了神经系统。这意味着我们可能需要重新思考神经系统如何协同工作，特别是在保持神经健康和响应外界刺激的过程中。外周神经疾病的治疗新途径
由于脑脊液流动不仅仅停留在大脑和脊髓，还可以延伸到外周神经，这为我们带来了治疗神经疾病的全新视角。对于许多外周神经病变，如糖尿病神经病变、周围神经损伤等，这一发现可能为我们带来新的治疗方式。通过调整脑脊液的流动，或是将治疗药物直接注入脑脊液中，或许可以直接作用于受损的外周神经，从而提高治疗效果。药物输送新策略
研究中提到，通过脑脊液输送1.9纳米的颗粒能够成功进入外周神经，这为药物递送带来了新希望。传统药物难以穿透血脑屏障，但如果能够通过脑脊液这一通路直接进入外周神经，这将极大地扩展药物的作用范围，尤其是对于那些针对外周神经疾病的治疗。这种靶向递送系统有可能大大提高药物的有效性，同时减少副作用。
研究亮点
技术手段先进：研究团队使用了纳米金颗粒追踪技术以及高分辨率电子显微镜，成功地跟踪了脑脊液从大脑到外周神经的流动路径，清晰地展示了颗粒如何在不同尺寸下表现出不同的流动模式。 严格对照实验：通过对比不同尺寸的金颗粒，研究验证了脑脊液的流动存在“尺寸限制”，这为未来的药物设计提供了宝贵的参考数据。 突破性发现：这是首次通过实验证据展示了脑脊液可以跨越中枢神经系统，进入外周神经系统，这颠覆了传统教科书上的认知。
