Cell推翻传统认知：我们的头骨与大脑之间复杂的联系

阿尔茨海默病、中风、多发性硬化症和其他神经系统疾病由于免疫细胞介导的神经炎症而造成严重损害。治疗这种炎症是一项重大的医学挑战，因为大脑受到头骨和额外的周围膜的保护，使得治疗方法难以接近大脑。科学家们之前已经发现了从头骨的骨髓到大脑的通路，允许免疫细胞运动。现在，新的研究表明，头骨骨髓中的细胞在组成和疾病反应方面都是独特的。这些发现为神经系统疾病的诊断和治疗提供了新的可能性，并在未来通过无创颅骨成像彻底改变脑健康监测。

　　

阿尔茨海默病、中风、多发性硬化症和其他神经系统疾病由于免疫细胞介导的神经炎症而造成严重损害。治疗这种炎症是一项重大的医学挑战，因为大脑受到头骨和额外的周围膜的保护，使得治疗方法难以接近大脑。

科学家之前发现了从头骨骨髓通往大脑的路径，允许免疫细胞移动。现在，新的研究表明，头骨骨髓中的细胞在组成和疾病反应方面都是独特的。这些发现为神经系统疾病的诊断和治疗提供了新的可能性，并在未来通过无创颅骨成像彻底改变脑健康监测。

相关成果现已发表在《细胞》（Cell）杂志上。

亥姆霍兹慕尼黑大学 Ali Ertürk教授带来的科学家团队与慕尼黑工业大学(TUM)的研究人员合作，试图解决这一未满足的需求。

不仅仅是头盔：头骨和大脑之间的复杂联系

最近的研究推翻了头骨和大脑没有直接交流的传统认识，揭示了头骨的骨髓和大脑保护膜的最外层——脑膜表面之间的直接联系。这些连接就像导管一样，促进免疫细胞的来回运动。

科学家团队发现，这些连接甚至经常穿过最外层、最坚硬的膜层——硬脑膜，比之前认为的更接近大脑表面。为了获得这些重要的发现，研究小组使用了一种称为组织清除的专门方法，结合3D成像来可视化管道。在组织清理过程中，生物组织用特定的溶液处理，使其透明，以便在显微镜下检查脑组织和头骨的光线通过。因此，生成了结构和细胞的三维图像，从而进行了全面的视觉分析。

研究小组更深入地探讨了头骨免疫细胞在大脑生理和疾病中所起的独特作用。他们首先质疑头骨是否含有在其他骨骼中找不到的独特的大脑特异性细胞和分子。以转录组学和蛋白质组学的形式对小鼠和人类骨骼的RNA和蛋白质含量进行了广泛的分析，证实了这一点——头骨确实是特殊的，拥有独特的中性粒细胞免疫细胞，这是一种白细胞，在免疫系统的防御中起着关键作用。“这些发现具有深远的意义，表明头骨和大脑之间的联系比以前认为的要复杂得多，”该研究的第一作者、慕尼黑亥姆霍兹大学erttrk实验室的博士生Ilgin Kolabas强调说。

通讯作者Ali Ertürk补充说:“这为诊断和治疗脑部疾病开辟了无数的可能性，并有可能彻底改变我们对神经系统疾病的理解。这一突破可能会导致对阿尔茨海默氏症和中风等疾病的更有效监测，甚至可能通过早期发现来帮助预防这些疾病的发作。”

展望新的未来:从研究到临床实践

另一个有影响力的发现是，通过PET成像，研究人员发现来自颅骨的信号反映了来自底层大脑的信号，这些信号的变化与阿尔茨海默氏症和中风患者的疾病进展相对应。从而展示了一种新的潜力，即通过扫描病人的头部表面来监测脑部炎症。

展望未来，研究人员设想他们的发现可以以非侵入性颅骨成像的形式转化为临床实践。Ali Ertürk解释了对疾病监测的影响:“这可能通过使用便携式和可穿戴设备来完成，为监测大脑健康提供了一种更方便、更实用的方法。”

研究小组希望这种方法能极大地改善神经系统疾病的诊断、监测甚至治疗，使我们离更有效地管理这些毁灭性疾病更近一步。

Journal Reference:

1. Zeynep Ilgin Kolabas, Louis B. Kuemmerle, Robert Perneczky, Benjamin Förstera, Selin Ulukaya, Mayar Ali, Saketh Kapoor, Laura M. Bartos, Maren Büttner, Ozum Sehnaz Caliskan, Zhouyi Rong, Hongcheng Mai, Luciano Höher, Denise Jeridi, Muge Molbay, Igor Khalin, Ioannis K. Deligiannis, Moritz Negwer, Kenny Roberts, Alba Simats, Olga Carofiglio, Mihail I. Todorov, Izabela Horvath, Furkan Ozturk, Selina Hummel, Gloria Biechele, Artem Zatcepin, Marcus Unterrainer, Johannes Gnörich, Jay Roodselaar, Joshua Shrouder, Pardis Khosravani, Benjamin Tast, Lisa Richter, Laura Díaz-Marugán, Doris Kaltenecker, Laurin Lux, Ying Chen, Shan Zhao, Boris-Stephan Rauchmann, Michael Sterr, Ines Kunze, Karen Stanic, Vanessa W.Y. Kan, Simon Besson-Girard, Sabrina Katzdobler, Carla Palleis, Julia Schädler, Johannes C. Paetzold, Sabine Liebscher, Anja E. Hauser, Ozgun Gokce, Heiko Lickert, Hanno Steinke, Corinne Benakis, Christian Braun, Celia P. Martinez-Jimenez, Katharina Buerger, Nathalie L. Albert, Günter Höglinger, Johannes Levin, Christian Haass, Anna Kopczak, Martin Dichgans, Joachim Havla, Tania Kümpfel, Martin Kerschensteiner, Martina Schifferer, Mikael Simons, Arthur Liesz, Natalie Krahmer, Omer A. Bayraktar, Nicolai Franzmeier, Nikolaus Plesnila, Suheda Erener, Victor G. Puelles, Claire Delbridge, Harsharan Singh Bhatia, Farida Hellal, Markus Elsner, Ingo Bechmann, Benjamin Ondruschka, Matthias Brendel, Fabian J. Theis, Ali Erturk. Distinct molecular profiles of skull bone marrow in health and neurological disorders. Cell, 2023; DOI: 10.1016/j.cell.2023.07.009