허혈성 뇌 손상은 중대한 신경학적, 운동 및 인지 장애를 초래할 뿐 아니라, 뇌경색 부위에서 독성 용질 및 친염증성 사이토카인의 축적을 유발하여 허혈성 뇌 손상을 악화시킨다. 뇌 노폐물 제거와 항상성 유지에 중요하게 관여하는 글림프계(glymphatic system)는 허혈성 손상으로 인해 기능이 저하되며, 이는 뇌졸중 후 합병증에 대한 치료 전략 개발의 중요성을 부각시킨다. 본 연구에서는 근적외선 마이크로 발광 다이오드(near-infrared micro-light-emitting diode)와 투명 미세침(transparent microneedles)을 결합한 새로운 하이브리드 전기-광학 자극 장치를 제안하여, 허혈성 뇌졸중 치료를 위한 대뇌피질 부위의 효율적인 비침습적 자극을 가능하게 한다. 본 연구는 이 하이브리드 전기-광학 자극이 글림프계 기능을 향상시키고 중대뇌동맥 폐색 및 재관류(middle cerebral artery occlusion and reperfusion, MCAO/R) 마우스 모델에서 허혈성 뇌 손상을 완화하는지 여부를 조사한다. 그 결과, 하이브리드 자극은 MCAO/R 이후 신경학적, 운동 및 인지 기능을 개선하고 뇌 위축을 감소시킨다. 또한 하이브리드 자극은 아쿠아포린-4(aquaporin-4, AQP4)의 편향(polarization)을 조절함으로써 손상된 글림프계 기능을 회복시키고, IL-1β와 같은 친염증성 사이토카인의 축적을 완화한다. 특히 AQP4 억제는 하이브리드 자극에 의해 개선된 기능적 결과를 부분적으로 되돌린다. 이러한 결과는 하이브리드 전기-광학 자극을 이용하여 글림프 배출(glymphatic drainage)을 표적화하는 것이 허혈성 뇌 손상을 치료하기 위한 유망한 치료 접근임을 시사한다.

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