中風后不久巨噬細胞從血液中遷移出來攻擊腦組織

巨噬細胞是先天免疫系統(tǒng)的一部分，對大腦發(fā)育和功能至關(guān)重要。來自耶拿大學醫(yī)院，波恩大學和紐約紀念斯隆·凱特琳癌癥中心的科學家使用一種新穎的方法成功地可視化了在骨髓中形成的巨噬細胞。在對小鼠的研究中，這項技術(shù)使研究人員能夠觀察到中風后不久，許多從血液中遷移出來的巨噬細胞開始攻擊死亡的和鄰近的健康大腦組織。該結(jié)果現(xiàn)已發(fā)表在《自然神經(jīng)科學》雜志上。

在古希臘語中，巨噬細胞一詞的意思是“大食者”。這些細胞是我們先天免疫系統(tǒng)的組成部分，存在于我們身體的每個組織中。在大腦中，這些駐留的免疫細胞稱為小膠質(zhì)細胞，在正常的大腦發(fā)育和功能中起著至關(guān)重要的作用。在炎癥過程中，例如中風，腦部感染，多發(fā)性硬化癥或阿爾茨海默氏病之后，其他巨噬細胞開始發(fā)揮作用，這些巨噬細胞從骨髓中募集。巨噬細胞是駐留在大腦中還是已經(jīng)遷移到大腦中，對腦部疾病是否有所不同?迄今為止，這個問題尚未解決，因為科學家無法使用常規(guī)方法區(qū)分這兩種細胞。

這正是耶拿大學醫(yī)院的Ralf Stumm教授及其合伙人波恩大學的Elvira Mass教授和斯隆·凱特琳紀念癌癥中心的Frederic Geissmann教授領(lǐng)導的工作組的研究地點該團隊研究了將分子開關(guān)的遺傳信息引入名為Cxcr4的基因中的小鼠。如果用特殊試劑激活該開關(guān)，則所有血液循環(huán)免疫細胞都起源于骨髓中的干細胞，從而產(chǎn)生彩色的熒光蛋白。

藥理學家Stumm解釋說：“我們模型的訣竅在于，該功能被轉(zhuǎn)移到血液中循環(huán)的子細胞中，而大腦中的常駐小膠質(zhì)細胞卻沒有被標記出來。” 因此，可以通過顏色輕易地將遷移的免疫細胞與小膠質(zhì)細胞區(qū)分開。研究人員能夠證明，在健康的小鼠生命中，幾乎沒有骨髓干細胞產(chǎn)生的巨噬細胞沉淀在大腦中。這與Geissmann和Mass教授的早期發(fā)現(xiàn)相輔相成，即位于組織中的巨噬細胞在胚胎發(fā)育過程中非常早就發(fā)育，定植在整個胚胎中，然后通過細胞分裂維持自身。

在對小鼠的模型研究的幫助下，研究人員現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，中風后不久，從血液中遷移出來的大量巨噬細胞開始攻擊死亡的和鄰近的健康大腦組織。與先前的假設相反，局外人在接下來的幾天中完全從健康的大腦組織中撤出，然后僅在死者的大腦組織中被發(fā)現(xiàn)。

研究人員失活了Cxcr4基因功能

下一步，研究人員使Cxcr4基因的功能失活，使分子開關(guān)保持完整，從而幫助他們檢測出已遷移的免疫細胞。Stumm教授說：“我們對Cxcr4感興趣，因為這種蛋白質(zhì)像信使物質(zhì)一樣被認為是一種天線，即其受體，它參與了大腦的炎癥過程。” 研究人員發(fā)現(xiàn)，當Cxcr4功能缺失時，中風最初會吸引較少的巨噬細胞進入大腦。在接下來的幾天中，已經(jīng)遷移到大腦中的巨噬細胞僅不完全遷移到死腦組織中。一些在健康的腦組織中停留時間過長，無法阻止常駐的小膠質(zhì)細胞沉降。

而且，在遷移的巨噬細胞中沒有開啟保護性免疫應答所必需的許多基因，而在常駐巨噬細胞中過度表達了促炎基因。”

此外，中風小鼠中Cxcr4受體的缺乏導致組織損傷增加和小鼠整體狀況惡化。

遺傳開關(guān)是通用工具

總體而言，研究人員看到了兩個里程碑：他們的遺傳轉(zhuǎn)換是一種通用工具，使科學家能夠更好地研究源自骨髓的免疫細胞的功能。此外，它們顯示Cxcr4受體是免疫反應的一部分，源自骨髓的巨噬細胞可利用該Cxcr4受體保護受損的大腦。Stumm教授說：“我們對中風期間Cxcr4分子的時空激活了解得越多，將來我們就越能更好地治療具有Cxcr4抑制作用的患者。”

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