Science：大脑和脊髄硬膜中的非血源性髓样细胞起源于颅骨骨髓和椎骨骨髓
来源：本站原创 2021-07-24 19:55
2021年7月24日讯/生物谷BIOON/---髓样细胞（myeloid cell）是高度异质性的，具有不同的个体发生（ontogeny）和免疫功能。包括单核细胞、巨噬细胞和中性粒细胞在内的髓样细胞群体在维持中枢神经系统（CNS）功能稳态中的不同作用越来越被认可。包括脑膜的硬脑膜在内的大脑边界承载着大量的对中枢神经系统进行免疫监视的髓样细胞。在损伤和神经炎症
2021年7月24日讯/生物谷BIOON/---髓样细胞（myeloid cell）是高度异质性的，具有不同的个体发生（ontogeny）和免疫功能。包括单核细胞、巨噬细胞和中性粒细胞在内的髓样细胞群体在维持中枢神经系统（CNS）功能稳态中的不同作用越来越被认可。包括硬脑膜在内的大脑边界容纳着大量的对中枢神经系统进行免疫监视的髓样细胞。在损伤和神经炎症期间，髓样细胞渗入中枢神经系统，显示出与中枢神经系统驻留巨噬细胞---小胶质细胞---不同的功能。了解中枢神经系统边界（CNS border）和中枢神经系统实质（CNS parenchyma）在稳态状态和扰动状态下的髓样细胞个体发生过程，对于人们了解患病的中枢神经系统中的免疫反应的基本机制以及设计与炎症有关的神经系统疾病（如中枢神经系统损伤、慢性神经退行性疾病、中枢神经系统感染和脑瘤）的治疗方法至关重要。
髓样细胞是中枢神经系统功能的重要贡献者，但这些细胞在中枢神经系统边界的起源以及在炎症或神经退行性疾病条件下它们迁移到中枢神经系统实质的路线仍不清楚。在某些情况下---比如实验性自身免疫性脑脊髓炎（experimental autoimmune encephalomyelitis, EAE）中的单核细胞浸润或者在中枢神经系统损伤后，髓样细胞群体发挥着保护作用和病理作用。
在一项新的研究中，来自德国美因茨大学、美国弗吉尼亚大学和华盛顿大学的研究人员认为这些不同的功能可能代表了不同的细胞来源，并试图调查髓样细胞浸润的来源以及它们进入受伤或发炎的中枢神经系统实质的途径。以前已描述过连接颅骨骨髓和硬脑膜的通道可允许中性粒细胞在中风期间迁移。因此，这些作者探讨了这些通道和颅骨骨髓微环境（bone marrow niche，也译为颅骨骨髓壁龛）是否也允许在稳态状态下和中枢神经系统疾病的小鼠模型中维持大脑中的硬脑膜髓样细胞库（dural myeloid pool）。他们进一步将他们的观察扩展到作为脊髄硬膜的潜在髓样细胞来源的椎骨骨髓微环境（vertebrae bone marrow niche）。
相关研究结果发表在2021年7月23日的Science期刊上，论文标题为“Skull and vertebral bone marrow are myeloid cell reservoirs for the meninges and CNS parenchyma”。
利用共享血液循环的WT-UBC-GFP或CD45.1-CD45.2小鼠的联体配对，这些作者观察到大脑和脊髄硬膜中有大量的单核细胞和中性粒细胞，这些细胞不是来自血液，也不是来自组织固有的祖细胞或局部增殖。通过使用几种方法，包括颅骨-骨瓣移植和带有头部或身体屏蔽的选择性辐射方案以及骨髓转移，他们发现这些非血源性髓样细胞起源于颅骨骨髓和椎骨骨髓。他们再次证实了颅骨骨髓-硬膜通道的存在，并描述了连接脊髓椎骨骨髓和脊髓硬膜的类似通道的存在，这使得髓样细胞从局部骨髓库不断迁移的解剖路线成为可能。在各种中枢神经系统损伤模型（包括脊髓损伤、EAE和视神经挤压伤）中，他们发现中枢神经系统相关的骨髓有助于髓样细胞浸润中枢神经系统实质。利用单细胞RNA测序，他们证明了血液和中枢神经系统骨髓来源的单核细胞在脊髓损伤和EAE期间浸润脊髓的潜在非冗余作用，其中血液来源的单核细胞显示出更多的炎症表型和可能的致病表型。
在健康和疾病期间，来自颅骨和椎骨的髓样细胞供应大脑边界和中枢神经系统。图片来自Science, 2021, doi:10.1126/science.abf7844。
综上所述，这些研究结果显示，在稳态状态下和在中枢神经系统损伤或神经炎症疾病后，邻近大脑和脊髓的骨髓微环境向脑膜提供单核细胞。此外，这些作者证实中枢神经系统边界来源的髓样细胞在损伤和炎症条件下可以通过脑膜屏障迁移到中枢神经系统实质。在中枢神经系统损伤和神经炎症的模型中，中枢神经系统边界来源的髓样细胞与血液来源的髓样细胞相比，表现出较少的炎症表型和更多的调节性表型。因此，这些细胞有可能在其他情况下（比如中枢神经系统感染和脑瘤），在调节和可能减弱免疫反应方面发挥关键作用。了解大脑边界来源的髓样细胞在中枢神经系统免疫监视中的生理和病理功能，可能有助于开发治疗神经系统疾病的方法。（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
Andrea Cugurra et al. Skull and vertebral bone marrow are myeloid cell reservoirs for the meninges and CNS parenchyma. Science, 2021, doi:10.1126/science.abf7844.
Rita H. Nguyen et al. Bespoke brain immunity. Science, 2021, doi:10.1126/science.abj8183.
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