视神经蛛网膜下腔的大尺度形态测量

背景：脑膜由硬脑膜、蛛网膜和软脑膜组成，覆盖中枢神经系统并提供重要的屏障功能。位于蛛网膜和软脑膜之间的充满脑脊液的蛛网膜下腔具有多种小梁、隔膜和支柱。与蛛网膜和软脑膜一样，这些结构被覆盖有软脑膜细胞或脑膜上皮细胞，形成脑脊液与视神经实质之间的屏障。脑膜上皮细胞通过大量蛋白质分泌对脑脊液蛋白质组做出贡献。在体外，它们被证明能吞噬潜在有毒的蛋白质，如α-突触核蛋白和淀粉样蛋白β，以及凋亡细胞体。因此，它们可能作为功能性交换表面参与蛛网膜下腔中的脑脊液稳态。确定这些直接接触脑脊液的细胞所覆盖的蛛网膜下腔总面积对于估计它们对脑脊液稳态的潜在贡献非常重要。方法：使用基于同步辐射的显微计算机断层扫描，以0.325微米/像素的分辨率获取了人类视神经的两个0.75毫米厚切片，产生了多个太字节的图像，捕获了脑脊液空间的几何细节。采用专用的超级计算技术获得小梁的像素精确形态测量描述，并估计视神经蛛网膜下腔的内部体积和表面积。结果：在眼球段，视神经蛛网膜下腔的微结构使脑膜上皮细胞表面积相比“空的”视神经蛛网膜下腔放大达4.85倍，而仅占用35%的体积。在眶内段，微结构占用35%的体积，并将视神经蛛网膜下腔面积放大3.24倍。结论：我们首次提供了脑脊液与脑膜上皮细胞之间界面面积的估计。该面积对于估计脑膜上皮细胞对脑脊液稳态的潜在贡献很重要。