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蛛网膜下腔出血(SAH)后,颅内微血管如何引发脑 - 外周串扰导致血脑屏障(BBB)功能障碍尚不明确。研究人员开展了 SAH 后颅内微血管介导的 T 细胞浸润对 BBB 功能影响的研究,发现 CXCL12 促进 CD8+ T 细胞浸润,加剧 BBB 损伤。该研究为 SAH 治疗提供新思路。
蛛网膜下腔出血(SAH),这一神经系统的 “灾难事件”,如同大脑中的一颗 “定时炸弹”,随时可能引发严重后果。它通常由动脉瘤破裂导致血液涌入蛛网膜下腔,不仅发病突然,而且致死、致残率极高。血脑屏障(BBB),作为大脑的一道 “坚固防线”,本可调节血液与大脑间细胞和分子的流动,维持中枢神经系统的稳定,保护神经组织免受侵害。但 SAH 发生后,这道防线却被轻易攻破,外周免疫细胞趁机大量涌入,加剧神经炎症和神经元损伤。然而,颅内微血管在 SAH 早期究竟如何启动脑 - 外周串扰,进而导致 BBB 功能障碍,这一关键问题长期以来如同迷雾,困扰着科研人员。为了解开这团迷雾,陆军军医大学的研究人员开展了深入研究,他们的成果发表在《Journal of Neuroinflammation》上。该研究揭示了相关机制,为改善 SAH 患者预后带来了新希望。
研究人员主要运用了单细胞 RNA 测序(scRNA-seq)技术,对公开的 SAH 相关单细胞数据进行挖掘分析;还通过构建 SAH 小鼠模型,结合免疫组化、蛋白质免疫印迹(Western blotting)、酶联免疫吸附测定(ELISA)、流式细胞术等多种实验技术,从不同角度探究各指标变化。
研究结果如下:
- 单细胞 RNA 测序揭示细胞间相互作用:对 SAH 后 1 天和 7 天的白质单细胞转录组数据分析发现,存在 10 种不同细胞类型。细胞间通讯分析显示,SAH 后 1 天,内皮细胞和周细胞通过 CXCL12-CXCR4 信号轴与 T 细胞相互作用;7 天时,CXCL12-ACKR3 通路在细胞间作用更突出。这表明不同时间阶段,细胞间通讯通路存在动态变化。
- CXCL12 表达水平变化:通过 Western blotting 和 ELISA 检测发现,SAH 后脑组织和血清中 CXCL12 水平显著升高,且免疫荧光分析表明,SAH 后 1 天,CXCL12 在周细胞和内皮细胞中的表达明显增加,而小胶质细胞和星形胶质细胞中未检测到。由此可知,周细胞和内皮细胞是 SAH 后 CXCL12 的主要来源。
- T 细胞浸润情况:免疫荧光分析显示,SAH 后 1 天,大脑皮层中 CD8+和 CD4+ T 细胞开始浸润,3 天达到高峰。进一步研究发现,CXCL12 通过 CXCR4 通路促进 CD8+ T 细胞浸润,对 CD4+ T 细胞影响较小。
- 对 BBB 完整性的影响:通过 Evans blue 渗漏实验等分析发现,阻断 CXCL12-CXCR4 信号可减轻 BBB 损伤,表现为 Evans blue 渗漏减少、紧密连接蛋白 ZO-1 表达增加、内皮细胞凋亡减少。这说明 CXCL12-CXCR4 信号在 BBB 损伤过程中起重要作用。
- 对神经元和轴突的损伤:多种检测方法表明,CXCL12 会加重神经元和轴突损伤,而阻断 CXCL12 可缓解这些损伤。如 TUNEL 染色显示 CXCL12 增加神经元凋亡,免疫荧光共染色显示其加重轴突损伤,透射电镜观察到其导致髓鞘损伤。
- 对神经功能的影响:行为学测试结果显示,CXCL12 会加重神经功能障碍,而阻断 CXCL12 或抑制 CXCR4 可改善神经功能。在开放场试验、平衡木试验和改良 Garcia 评分测试中,阻断组表现均优于 CXCL12 处理组。
研究结论表明,SAH 后周细胞和内皮细胞通过分泌 CXCL12,促进 CD8+ T 细胞浸润到大脑,这一过程在 BBB 破坏和神经功能障碍中发挥重要作用。该研究不仅揭示了 SAH 后免疫调节的新机制,还为临床治疗提供了潜在靶点。不过,研究也存在一定局限性,如未使用基因编辑小鼠验证、CXCL12-ACKR3 通路未实验验证且缺乏临床数据支持。未来研究可针对这些不足展开,进一步推动 SAH 治疗的发展。