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本研究针对脑出血(ICH)后白质损伤修复机制不明的临床难题,通过单细胞测序(scRNA-seq)发现THBS1+巨噬细胞亚群在修复期的持续聚集现象。研究人员揭示降钙素基因相关肽(CGRP)通过调控骨髓源性THBS1+巨噬细胞极化,促进髓鞘再生(降低g-ratio)和神经功能恢复(改善FA/RD值),为靶向神经免疫轴治疗脑出血提供了新策略。
脑出血(Intracerebral hemorrhage, ICH)作为最致命的卒中类型,其致残率高达80%,但现有治疗手段对血肿清除后的神经修复束手无策。尤其令人困扰的是,脑出血后白质纤维的持续性损伤直接导致患者运动功能障碍,而传统观点认为巨噬细胞在脑损伤中主要扮演"破坏者"角色。这种认知局限使得临床治疗陷入僵局——如何在抑制急性期炎症的同时,激活内源性修复机制?浙江大学医学院附属第二医院的研究团队在《Journal of Neuroinflammation》发表的突破性研究,首次揭示了CGRP-THBS1+巨噬细胞轴在脑出血后白质修复中的核心作用,为破解这一临床难题提供了全新视角。
研究团队运用多组学联用技术,首先通过整合GSE167593和GSE230414单细胞数据集,发现CD45+免疫细胞中THBS1+巨噬细胞亚群在损伤14天后仍持续增加。行为学测试(转棒实验和胶带去除实验)结合扩散张量成像(DTI)显示,这类细胞比例与白质完整性指标(FA值升高、RD值降低)及运动功能恢复呈显著正相关。骨髓移植实验证实颅骨骨髓是THBS1+细胞的主要来源,而ELISA检测发现ICH后脑膜CGRP表达显著上调。通过腹腔注射CGRP干预,研究团队成功增强THBS1+巨噬细胞浸润,电镜观察证实治疗组g-ratio(轴突直径/有髓纤维总直径)显著改善,实现从分子机制到功能恢复的全链条验证。
动态免疫景观图谱绘制
通过单细胞转录组分析,研究人员在ICH后14天的大脑CD45+细胞中鉴定出5个主要免疫细胞群。不同于中性粒细胞和T细胞的瞬时浸润,Ly6Chi单核细胞衍生的巨噬细胞呈现持续增长趋势(3天占比12.7%增至14天28.3%),流式细胞术验证其表面标志物CD11b+F4/80+表达特征。亚群分析揭示这群巨噬细胞存在4种功能表型,其中THBS1+亚型高表达Arg1、Tgm2等修复相关基因,GO分析显示其显著富集于"髓鞘形成"(P=3.2×10-8)和"轴突再生"(P=1.7×10-5)通路。
骨髓-脑轴通讯机制解析
伪时序分析显示THBS1+巨噬细胞位于分化轨迹起点,暗示其可能来自外周循环。令人惊讶的是,流式检测发现ICH后7天颅骨骨髓(而非脾脏)中THBS1+髓系细胞增加3.2倍,且呈现明显的偏侧性分布(患侧比健侧高68%)。免疫荧光三维重建显示这些细胞紧密聚集在颅骨骨髓腔,同时脑膜CGRP+神经纤维密度增加2.4倍(P<0.01),ELISA检测发现骨髓CGRP分泌量提升至 sham组的2.7倍。
CGRP的修复程序启动
转录组交叉分析发现,CGRP诱导的巨噬细胞与THBS1+亚群基因特征高度重叠(Jaccard指数=0.63)。体外实验显示CGRP处理使BMDM(骨髓源性巨噬细胞)中Thbs1表达上调4.1倍,同时促进Stat3、Osm等促髓鞘化因子分泌。过继转移实验证实,CGRP预处理的BMDM注射使脑内MBP+NF+髓鞘化轴突数量增加2.3倍(P<0.01),Western blot显示白质标志物MBP蛋白恢复至正常水平的76%。
治疗干预的功能验证
腹腔注射CGRP(1μg/g)使脑内THBS1+巨噬细胞比例从18.4%提升至34.7%。DTI显示治疗组EC区FA值提高27%(P<0.05),IC区RD值降低39%(P<0.01)。超微结构分析显示,CGRP组g-ratio从0.82降至0.76(P<0.001),符合成熟髓鞘的生理特征。行为学测试表明治疗组在转棒实验中的停留时间延长2.1倍,胶带去除潜伏期缩短68%(P<0.01)。
这项研究开创性地描绘了"CGRP-骨髓THBS1+巨噬细胞-白质修复"的神经免疫调控轴,突破性地证实:①颅骨骨髓作为特殊的免疫储备库,通过CGRP信号响应中枢损伤;②THBS1+巨噬细胞具有独特的促修复转录特征(Thbs1+Arg1+Tgm2+);③靶向CGRP可时空特异性调控骨髓免疫细胞的重编程。该发现不仅为脑出血后神经修复提供新的治疗靶点,更启示神经系统疾病治疗应关注"骨-脑轴"的免疫调控作用。未来研究可进一步探索:①性别差异对THBS1+巨噬细胞功能的影响;②CGRP受体拮抗剂(如偏头痛治疗药物)是否干扰内源性修复过程;③THBS1是否通过CD36等受体直接作用于少突胶质前体细胞。这些问题的解答将推动神经免疫治疗从基础研究向临床转化迈进。
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