Analysis of entire transparent rodent bodies after clearing could provide holistic biological information in health and disease, but reliable imaging and quantification of fluorescent protein signals deep inside the tissues has remained a challenge. Here, we developed vDISCO, a pressure-driven, nanobody-based whole-body immunolabeling technology to enhance the signal of fluorescent proteins by up to two orders of magnitude. This allowed us to image and quantify subcellular details through bones, skin and highly autofluorescent tissues of intact transparent mice. For the first time, we visualized whole-body neuronal projections in adult mice. We assessed CNS trauma effects in the whole body and found degeneration of peripheral nerve terminals in the torso. Furthermore, vDISCO revealed short vascular connections between skull marrow and brain meninges, which were filled with immune cells upon stroke. Thus, our new approach enables unbiased comprehensive studies of the interactions between the nervous system and the rest of the body. A nanobody-based immunolabeling method, vDISCO, boosts the signal of fluorescent proteins and allows imaging of subcellular details in intact transparent mice. It uncovers neuronal projections and skull–meninges connections in whole adult mice.

Microglia are integral functional elements of the central nervous system, but the contribution of these cells to the structural integrity of the neurovascular unit has not hitherto been assessed. We show here that following blood-brain barrier (BBB) breakdown, P2RY12 (purinergic receptor P2Y, G-protein coupled, 12)-mediated chemotaxis of microglia processes is required for the rapid closure of the BBB. Mice treated with the P2RY12 inhibitor clopidogrel, as well as those in which P2RY12 was genetically ablated, exhibited significantly diminished movement of juxtavascular microglial processes and failed to close laser-induced openings of the BBB. Thus, microglial cells play a previously unrecognized protective role in the maintenance of BBB integrity following cerebrovascular damage. Because clopidogrel antagonizes the platelet P2Y12 receptor, it is widely prescribed for patients with coronary artery and cerebrovascular disease. As such, these observations suggest the need for caution in the postincident continuation of P2RY12-targeted platelet inhibition.

Microglia are involved in synaptic pruning both in development and in the mature CNS. In this study, we investigated whether microglia might further contribute to circuit plasticity by modulating neuronal recruitment from the neurogenic subventricular zone (SVZ) of the adult mouse striatum. We found that microglia residing in the SVZ and adjacent rostral migratory stream (RMS) comprise a morphologically and antigenically distinct phenotype of immune effectors. Whereas exhibiting characteristics of alternatively activated microglia, the SVZ/RMS microglia were clearly distinguished by their low expression of purinoceptors and lack of ATP-elicitable chemotaxis. Furthermore, the in vivo depletion of these microglia hampered the survival and migration of newly generated neuroblasts through the RMS to the olfactory bulb. SVZ and RMS microglia thus appear to comprise a functionally distinct class that is selectively adapted to the support and direction of neuronal integration into the olfactory circuitry. Therefore, this unique microglial subpopulation may serve as a novel target with which to modulate cellular addition from endogenous neural stem and progenitor cells of the adult brain.Microglial cells are a specialized population of macrophages in the CNS, playing key roles as immune mediators. As integral components in the CNS, the microglia stand out for using the same mechanisms, phagocytosis and cytochemokine release, to promote homeostasis, synaptic pruning, and neural circuitry sculpture. Here, we addressed microglial functions in the subventricular zone (SVZ), the major postnatal neurogenic niche. Our results depict microglia as a conspicuous component of SVZ and its anterior extension, the rostral migratory stream, a pathway used by neuroblasts during their transit toward olfactory bulb layers. In addition to other unique populations residing in the SVZ niche, microglia display distinct morphofunctional properties that boost neuronal progenitor survival and migration in the mammalian brain.

Analysis of entire transparent rodent bodies could provide holistic information on biological systems in health and disease. However, it has been challenging to reliably image and quantify signal from endogenously expressed fluorescent proteins in large cleared mouse bodies due to the low signal contrast. Here, we devised a pressure driven, nanobody based whole-body immunolabeling technology to enhance the signal of fluorescent proteins by up to two orders of magnitude. This allowed us to image subcellular details in transparent mouse bodies through bones and highly autofluorescent tissues, and perform quantifications. We visualized for the first-time whole-body neuronal connectivity of an entire adult mouse and discovered that brain trauma induces degeneration of peripheral axons. We also imaged meningeal lymphatic vessels and immune cells through the intact skull and vertebra in naive animals and trauma models. Thus, our new approach can provide an unbiased holistic view of biological events affecting the nervous system and the rest of the body.

Despite high metabolic activity, the retina and optic nerve head lack traditional lymphatic drainage. We here identified a novel ocular glymphatic clearance route for fluid and wastes via the proximal optic nerve. Amyloid-β (Aβ) was cleared from the vitreous via a pathway driven by the ocular-cranial pressure difference. After traversing the lamina barrier, intra-axonal Aβ was cleared via the perivenous space and subsequently drained to lymphatic vessels. Light-induced pupil constriction enhanced, while atropine or raising intracranial pressure blocked efflux. In two distinct murine models of glaucoma, Aβ leaked from the eye via defects in the lamina barrier instead of directional axonal efflux. The discovery of a novel pathway for removal of fluid and metabolites from the intraocular space prompts a reevaluation of the core principles governing eye physiology and provides a framework for new therapeutic approaches to treat common eye diseases, including glaucoma.

The glymphatic system is a brain-wide metabolite clearance pathway, impairment of which in post-traumatic and ischemic brain or healthy aging is proposed to contribute to intracerebral accumulation of amyloid-β and tau proteins. Glymphatic perivascular influx of cerebrospinal fluid (CSF) depends upon the expression and perivascular localization of the astroglial water channel aquaporin-4 (AQP4). Prompted by a recent publication that failed to find an effect of Aqp4 knock- out on perivascular CSF tracer influx and interstitial fluid (ISF) tracer dispersion, four independent research groups have herein re-examined the importance of Aqp4 in glymphatic fluid transport. We concur in finding that CSF tracer influx, as well as fluorescently-tagged amyloid-β efflux, are significantly faster in wild-type mice than in three different transgenic lines featuring disruption of the Aqp4 gene and one line in which AQP4 expression lacks the critical perivascular localization (Snta1 knockout). These data validate the role of AQP4 in supporting fluid and solute transport and efflux in brain in accordance with the glymphatic system model.