Science Translational Medicine | 刘强课题组发现脑损伤后骨髓造血系统的新功能——抑制神经炎症

发布时间:2021-04-16浏览次数:10

  急性脑损伤激活免疫系统,快速调动外周的免疫细胞并趋化至脑内,参与神经炎症和继发性脑损伤。免疫细胞源自骨髓造血系统。作为人体首要的造血器官和免疫器官,骨髓造血系统在脑损伤造成外周免疫细胞大量消耗后,会有何反应?对疾病进展又有哪些影响?靶向骨髓造血系统的免疫干预,是否可行?

  2021年4月14日,www.4166.com总医院神经内科刘强教授团队在Science Translational Medicine杂志发表了题为“Brain injury instructs bone marrow cellular lineage to reduce neuroinflammation”的论著。通过分析脑出血病人去骨瓣减压手术取得的骨髓细胞,研究团队发现脑出血快速激活骨髓造血干细胞(Hematopoietic stem cells, HSCs)。结合micro-PET成像、基因编码和谱系示踪等技术,团队进一步发现脑出血后机体通过神经支配,导致骨髓在短时间内生成具有免疫调节功能的单核细胞。通过Nanostring筛选和免疫印记技术,团队还发现了介导骨髓内造血细胞生成单核细胞的分子开关。作为脑出血后的一种自身保护机制,这些新生的单核细胞可迁移到脑内病灶,抑制神经炎症和血肿周围脑水肿。此外,使用FDA批准的选择性β3肾上腺素受体激动剂,可促进骨髓生成更多具有免疫调节功能的单核细胞,从而减轻神经炎症并改善脑出血预后(图1)。该研究通过明确脑损伤后远隔组织和细胞组分的变化,揭示了在漫长的进化过程中,骨髓造血系统可感知受损大脑发出的信号,生成调节性免疫细胞,前往脑内救援。神经科医生或可通过放大这个自我保护机制,来减轻脑损伤。


图1、脑出血通过神经支配激活骨髓造血系统。


  脑出血后急性期,机体通过交感神经(Sympathetic nervous system, SNS) 支配,释放去甲肾上腺素(Norepinephrine, NE),从而激活骨髓造血系统。造血干细胞(HSCs)和下游的髓系前体细胞发生快速增殖,生成调节性单核细胞。这些新生的单核细胞可随后迁移至脑内受损区域。通过靶向交感支配的免疫干预,可促进脑出血后骨髓生成更多调节性单核细胞,从而减轻脑出血后的神经炎症和脑水肿。


  卒中已占据我国居民死亡率的首位,也是单病种致残率最高的疾病,造成了极大的社会负担。我国每年死于脑卒中的患者超过190。其中,出血性脑卒中具有极高的病死率和致残率。当前仍缺乏有限的治疗手段,通常预后不佳。这项工作揭示了以脑出血为代表的急性脑损伤,可通过神经通路活化骨髓造血系统,以及骨髓造血系统活化后,新生的单核细胞对神经炎症和脑损伤预后的影响(图2)。从而明确了骨髓这一造血器官和神经系统之间的内在联系,为阐明神经系统和免疫系统之间的相互作用提供了新的思路,并为改善急性脑损伤预后提供了新的靶标。


图2、急性脑损伤后骨髓造血系统生成调节性单核细胞。


  急性脑损伤通过神经支配激活骨髓造血系统,快速扩增造血干细胞和下游的髓系前体细胞(图中圈内所示紫色和白色细胞)。从而,在短期内生成具有免疫调节作用的单核细胞。这些新生的调节性单核细胞可归巢至脑损伤病灶,减轻神经炎症(作者供图)。


参考文献


hi SX, Shi KB, Liu Q. Brain injury instructs bone marrow cellular lineage that suppresses neuroinflammation. Sci Transl Med. 2021;13:eabc7029.


全文链接: DOI: 10.1126/scitranslmed.abc7029


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