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为探究调节中枢神经系统与浸润免疫细胞间平衡对缺血性中风恢复的影响,浙江大学等机构的研究人员开展了用 PLX5622 改变免疫细胞竞争的研究。结果发现早期微胶质细胞衰减可促进长期功能恢复,该研究为中风康复提供了新策略。
在当今社会,缺血性中风(Ischemic stroke)已成为全球范围内导致死亡和永久性残疾的主要原因之一,其发病率正逐年攀升,严重威胁着人类的健康。在缺血性中风发生后,中枢神经系统会经历从脑损伤到神经修复的复杂过程,这一过程受到多种因素的影响,其中常驻微胶质细胞(Microglia)和浸润免疫细胞的相互作用至关重要。然而,目前对于如何调节它们之间的平衡来改善中风后的恢复情况,仍然知之甚少。并且,过度激活的微胶质细胞可能会阻碍免疫环境向修复状态转变,对神经元造成二次损伤。同时,现有的研究对于 CSF1R 抑制剂(如
PLX5622)在治疗缺血性中风中的作用存在争议,其对免疫微环境的影响以及最佳治疗策略还需要进一步探索。
为了解决这些问题,浙江大学医学院附属第二医院、浙江省神经病学临床研究中心等多个机构的研究人员开展了一项深入研究。研究人员利用 PLX5622 为外周免疫细胞创造空间生态位,改变缺血性中风小鼠模型中浸润免疫细胞与常驻微胶质细胞之间的竞争。他们发现,早期微胶质细胞衰减能够促进长期功能恢复,这种干预措施可扩增具有修复特性的单核细胞来源巨噬细胞(RAMf),并鉴定出 Mafb 是调节 RAMf 修复表型的关键转录因子。该研究成果发表在《Nature Communications》上,为优化免疫细胞动力学以促进中风后康复提供了新的策略和理论依据。
研究人员在开展此项研究时,用到了多个关键技术方法。在动物实验方面,建立了短暂大脑中动脉闭塞(tMCAO)小鼠模型模拟缺血性中风;运用单细胞 RNA 测序(scRNA-seq)技术,分析不同免疫细胞的转录变化;通过流式细胞术对各类免疫细胞进行定量分析;利用免疫组织化学和免疫荧光染色,观察细胞和组织的变化。在样本队列来源上,使用了多种不同品系的小鼠,包括 C57BL/6 小鼠、CD45.1 C57BL/6 小鼠、CCR2-GFP 小鼠和 CCR2-KO 小鼠等。
以下是该研究的主要结果:
- 早期微胶质细胞衰减改变免疫生态位并促进中风恢复:通过建立 tMCAO 小鼠模型,研究人员发现使用 PLX5622 处理后,微胶质细胞数量减少,巨噬细胞浸润增加。在亚急性期(5 dpi)对免疫细胞进行 scRNA-seq 分析,发现早期微胶质细胞衰减促进了大脑修复相关功能的上调,且长期(35 dpi)观察发现,PLX5622 处理组小鼠的组织损失减少,感觉运动功能得到增强。
- PLX5622 对非微胶质细胞的影响不影响浸润巨噬细胞的脑修复功能:尽管 PLX5622 会减少外周血单核细胞数量,但对其功能影响有限。通过实验表明,PLX5622 处理后大脑巨噬细胞的修复功能增强,并非源于对非微胶质细胞的脱靶效应。
- 早期微胶质细胞衰减有利于缺血性中风后的髓鞘再生和血管生成:在恢复阶段(14 dpi)观察发现,PLX5622 处理可减少组织损失,增加少突胶质细胞谱系细胞和内皮细胞的比例。进一步研究证实,早期微胶质细胞衰减可促进少突胶质细胞生成和血管生成,有利于中风恢复。
- RAMf 浸润增加促进缺血性中风后的髓鞘再生:对缺血性小鼠大脑的免疫细胞进行 scRNA-seq 分析,鉴定出 RAMf(MF2 亚群),并发现其在 PLX5622 处理组小鼠中比例增加。通过一系列实验证明,RAMf 来源于 CCR2+单核细胞,在缺血性中风后对促进轴突髓鞘再生发挥重要作用。
- RAMf 具有增强的脂质回收能力:RAMf 在髓鞘再生过程中发挥关键作用,其具有增强的吞噬和脂质代谢功能。通过实验观察到,RAMf 能有效清除髓鞘碎片,且含有更多的细胞内脂质滴,参与脂质回收过程,为髓鞘再生提供有利条件。
- RAMf 通过复杂的分子串扰促进毛细血管增殖:研究发现 PLX5622 处理组小鼠的血管生成和血管重塑功能增强,RAMf 表达多种促血管生成因子,与毛细血管内皮细胞相互作用,促进血管增殖。在 RAMf 移植实验中,进一步证实了其对血管生成的促进作用。
- Mafb 调节 RAMf 的分化和脑修复相关功能:通过转录因子预测工具和基因调控网络重建,研究人员确定 Mafb 是调节 RAMf 修复表型的关键转录因子。在体外实验中,抑制 Mafb 表达会降低巨噬细胞的髓鞘吞噬能力,而过表达 Mafb 则可促进血管化和髓鞘再生。
- PLX5622 诱导老年小鼠中风后 RAMf 浸润增加:对老年缺血性小鼠大脑免疫细胞进行 scRNA-seq 分析,发现老年小鼠中也存在 RAMf,且早期微胶质细胞衰减同样可增加老年小鼠中 RAMf 的比例,表明 RAMf 在老年小鼠中风恢复中也具有重要作用。
在研究结论和讨论部分,研究人员指出,他们的研究揭示了缺血性中风后小鼠大脑免疫生态位的变化,发现早期微胶质细胞衰减可增加 RAMf 的数量,这些细胞具有促血管生成和髓鞘再生的功能。同时,鉴定出 Mafb 是调节 RAMf 分化的关键因子,其上调有助于增强缺血性中风后白质和血管的完整性。然而,该研究也存在一定的局限性,如未明确 RAMf 与其他细胞在脂质代谢过程中的具体相互作用,临床相关性有待进一步验证,且实验仅在雄性小鼠中进行,未来需要研究性别差异对 RAMf 反应的影响。尽管如此,该研究为缺血性中风的治疗提供了新的潜在策略,有望通过调节免疫生态位来改善中风患者的预后,具有重要的科学意义和临床应用前景。
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