缺血性脑卒中作为全球致残和致死的主要病因之一，其幸存者常面临复发、长期后遗症和认知功能障碍等问题，给社会和经济带来了巨大负担。免疫反应在中风的病理生理过程中起着关键作用。中风后，损伤相关分子模式（DAMPs）的释放会触发局部和全身的免疫反应。脑内固有的小胶质细胞在中风后几分钟内感知并响应损伤，而外源性骨髓来源的免疫细胞，尤其是中性粒细胞和单核/巨噬细胞，会在中风后数小时至数天内浸润脑损伤区域。然而，卒中急性期脑内免疫细胞的动态变化、基因表达特征及其来源尚未完全阐明。

2025年2月11日，华中科技大学同济医学院基础医学院药理学系李明锋教授团队与首都医科大学附属北京天坛医院王伊龙教授团队合作在Advanced Science上在线发表题为“Single-Cell Transcriptomes of Immune Cells from Multiple Compartments Redefine the Ontology of Myeloid Subtypes Post-Stroke”的研究论文。该研究通过对多组织部位进行单细胞转录组分析，系统性地描绘了缺血性中风后，脑内髓系细胞和脑驻留免疫细胞的动态变化及其基因表达特征，揭示了颅骨骨髓来源的免疫细胞在中风后炎症反应中的关键作用。

研究团队利用假手术（Sham）组及小鼠永久性大脑中动脉闭塞（p-MCAO）模型，分析了中风后24小时（急性期）大脑、颅骨骨髓（CBM）、股骨骨髓（FBM）和外周血单核细胞（PBMCs）中细胞的单细胞转录组数据。通过对大脑样本进行CD45+细胞筛选，研究团队重点关注了免疫细胞在中风后的动态变化及其来源，成功鉴定了16种不同的免疫细胞类型，并发现这些细胞在中风后表现出显著的变化。特别是，脑内的小胶质细胞的相对比例在卒中后下降，而中性粒细胞的比例则大幅上升，同时单核细胞/巨噬细胞的比例适度增加。这些发现与之前的报道一致，即中性粒细胞和单核/巨噬细胞是最早浸润缺血性大脑的免疫细胞之一，同时其基因表达在中风后呈现显著异质性。

研究表明，中风后，来自颅骨骨髓的髓系细胞通过特定分子途径迁移至大脑并参与免疫反应。该研究首次发现在卒中急性期，脑内存在高表达Cd14基因的中性粒细胞亚型Neut_Cd14，其比例在脑组织中显著高于外周血、颅骨或股骨骨髓，且在流式细胞术和q-PCR中得到了验证。转录组分析显示，Neut_Cd14亚型的转录特征与CBM中的中性粒细胞高度相似。进一步研究揭示，在中风过程中，中性粒细胞内转录因子的调节网络呈顺序激活状态，其中多个转录因子在Neut_Cd14亚群中特异性表达。

利用拟时序分析显示，在假手术状态下，颅骨骨髓和股骨骨髓中的中性粒细胞发育轨迹相似，而在p-MCAO模型中，颅骨骨髓与颅骨骨髓来源的分化平衡被打破，颅骨骨髓中的中性粒细胞更早地开始迁移和分化，提示它们在卒中后中性粒细胞的成熟分化模式有所不同，进一步提示了颅骨骨髓来源的中性粒细胞在卒中后的异质性。研究团队通过回顾Xu等人的转录组数据发现，中风发生1小时内，受影响的患侧颅骨区域出现了表达Neut_Cd14相关基因和转录因子的细胞，而在对侧颅骨未见此现象，支持了颅骨可能作为这些细胞的来源。而通过进一步重绘Kolabas的数据集发现，Neut_Cd14亚群与其定义的成熟中性粒细胞亚群在脑膜区域部分重叠，提示Neut_Cd14亚群可能通过脑膜从CBM迁移至大脑实质。

研究还揭示了单核/巨噬细胞在中风后的分化路径。研究发现，疾病炎性巨噬细胞（DIMs）最先来源于颅骨骨髓中的单核细胞，而中枢神经系统相关巨噬细胞（CAMs）则可能来源于胚胎前体细胞。而DIMs在中风后的脑组织中高度表达促炎性基因，可能在急性炎症反应中发挥重要作用。此外研究团队还鉴定了中风后脑内小胶质细胞的多种亚型，并发现疾病相关小胶质细胞（DAM）在中风后表现出与阿尔茨海默病中类似的“胎儿样重编程”特征。这些细胞可能在中风后的神经保护和修复过程中发挥关键作用。

为了进一步分析卒中特异性免疫细胞亚群（DIMs、DAMs和Neut_Cd14）的时空分布变化，研究团队通过整合Zucha等人、Han等人先前发表的空间转录组学数据及功能分析显示，DIMs在中风后的第3天主要聚集于损伤边缘区，提示其参与初期的损伤及修复反应；DAMs在中风后第3天和第7天呈现较高丰度，可能在慢性期的组织修复和胶质反应中发挥作用；Neut_Cd14细胞则在中风后的急性期（24小时内）迅速进入梗死核心区，并在随后的时间迅速减少，提示其在急性免疫反应中的关键作用。它们的协同作用在中风后的免疫反应、炎症反应和组织修复过程中具有重要意义。

该研究系统性地揭示了卒中急性期脑内免疫细胞的分子图谱，明确了不同免疫细胞亚型的来源、分化路径及其功能。对这一过程的理解将有助于为缺血性脑损伤后的有效治疗提供新的理解。

首都医科大学附属北京天坛医院王伊龙教授和华中科技大学同济医学院基础医学院药理学系李明锋教授为论文共同通讯作者，北京天坛医院杨沫医生，华中科技大学同济医学院基础医学院药理学系硕士研究生李毅翔，北京天坛医院史凯斌教授为论文的共同第一作者，神经科学研究所马少捷研究员和北京天坛医院施福东教授为本工作提供了重要支持。该研究获得国家杰出青年科学基金、国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202408722