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神经系统免疫只能研究小胶质细胞吗?血管周围巨噬细胞这个方向了解一下
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PREFACE 00

前言

做神经炎症、脑缺血、阿尔茨海默病、脑小血管病甚至脑肿瘤研究,只要课题涉及免疫细胞,很多人的第一反应还是小胶质细胞。

Iba1先做起来,再看CD68、炎症因子和吞噬。需要继续往机制走,就讨论小胶质细胞活化、神经元损伤或者突触吞噬。这个体系已经很成熟,实验也相对容易搭。

但神经系统里的巨噬细胞远不止小胶质细胞。

脑膜、脉络丛和血管周围都存在一批长期驻留的巨噬细胞,现在通常被归到边界相关巨噬细胞(border-associated macrophages,BAMs)这一大类中。其中,血管周围巨噬细胞(perivascular macrophages,PVMs)尤其值得关注。

它们的位置很特殊。

小胶质细胞主要生活在脑实质里,和神经元、突触以及胶质细胞直接打交道。PVMs则沿着脑血管分布,处在血管壁和胶质界膜之间的血管周围空间。再往外是循环系统,再往里就是脑实质。血液里的炎症信号、代谢物和病理蛋白想影响脑组织,经常要经过这一带;脑内产生的废物要沿血管周围通路清除,也会经过这里。

这个位置让PVMs天然站在几个系统的交界面上。

一边是内皮细胞、周细胞和血流,一边是星形胶质细胞足突和脑实质,外周单核细胞和其他免疫细胞进入中枢时也可能经过附近。PVMs自己又具有很强的吞噬、抗原处理、活性氧产生和细胞因子释放能力。

所以有些神经系统疾病真正发生变化的第一站,未必在神经元,也未必先发生在小胶质细胞。

可能先从脑血管周围开始。

高血压造成的认知损伤就是一个很典型的例子。血脑屏障出现异常以后,循环中的血管紧张素Ⅱ能够进入血管周围空间,激活PVMs上的相关受体,随后通过NOX2产生大量活性氧,影响脑血管反应和神经血管耦联。这里真正把“外周高血压”转成“脑内血管功能障碍”的关键细胞之一,就是PVMs。

到了阿尔茨海默病,事情又复杂了一层。PVMs能够参与Aβ处理和血管周围清除,本来具有保护作用;但Aβ持续刺激PVMs后,又可以通过CD36、NOX2等机制产生氧化应激,进一步损害脑血管功能。它既可能负责清除,也可能成为损伤放大器。

这类“位置特殊、功能具有两面性、又能把血管和脑实质连接起来”的细胞,很适合做机制研究。

尤其对于已经把“小胶质细胞活化—炎症因子—神经元损伤”做得比较熟的人,下一步不一定还要继续增加一个小胶质细胞Marker。

把视线往血管外面移动几微米,可能就是另一套完全不同的神经免疫机制。

导读

一、神经系统里的驻留巨噬细胞并不只有小胶质细胞

二、PVMs的位置决定了它研究的是另一类神经免疫问题

三、PVMs和外周浸润巨噬细胞不是一回事

四、识别PVMs不能只用Iba1,也不能只看一个CD206

五、CD206阳性在PVM研究里不等于“M2极化”

六、PVMs从哪里来,疾病以后又会不会被外周单核细胞替代

七、稳态下的PVMs首先承担的是血管周围环境管理

八、PVMs很适合研究血脑屏障损伤之后发生的第一轮免疫反应

九、高血压和血管性认知障碍已经提供了一条很清楚的PVM机制链

十、阿尔茨海默病中的PVMs同时参与Aβ清除和血管损伤

十一、脑缺血以后PVMs的作用需要按疾病阶段拆开

十二、脱髓鞘和自身免疫性疾病中,PVMs可以进入抗原呈递和外周免疫细胞反应

十三、研究PVMs真正有意思的地方在于跨细胞和跨组织联系

十四、第一步实验应该先证明目标细胞真的位于血管周围空间

十五、第二步要把PVMs和小胶质细胞真正分开

十六、第三步才适合讨论PVMs在疾病中究竟发挥什么功能

十七、研究PVM—内皮细胞轴时,血脑屏障不能只看ZO-1

十八、清除PVMs以后表型改善,还不能直接证明找到了特异机制

十九、疾病状态下PVM标志物会变化,这可能是实验最隐蔽的坑

二十、PVM研究最常见的实验设计误区

二十一、一套更完整的“血管异常—PVM反应—神经血管单元—脑功能”研究路线怎么设计

二十二、博恩生物可以为血管周围巨噬细胞研究提供哪些实验支持

SECTION 01

01

神经系统里的驻留巨噬细胞并不只有小胶质细胞

1、小胶质细胞主要占据脑实质

小胶质细胞长期被视为中枢神经系统最主要的驻留免疫细胞。

它们分布在脑实质中,通过不断伸展和收缩突起监测周围环境。神经元损伤、病理蛋白、感染、突触变化或者组织坏死都能够迅速引起小胶质细胞反应。

因此研究神经元—免疫关系,小胶质细胞非常自然。

但脑实质并不是整个中枢神经系统。

脑和外周之间还有脑膜、血管周围空间、脉络丛等边界区域,这些位置本身也拥有自己的驻留免疫细胞。

2、边界相关巨噬细胞占据的是脑与外界交换最频繁的位置

现在通常会把脑膜巨噬细胞、血管周围巨噬细胞以及部分脉络丛巨噬细胞放到BAMs这一框架中理解。

这些细胞和小胶质细胞共享很多髓系细胞特征,却生活在完全不同的微环境中。

脑膜巨噬细胞面对脑膜和脑脊液环境。

脉络丛巨噬细胞靠近脑脊液生成和血液—脑脊液屏障。

PVMs则贴着脑血管周围空间分布。

位置不同以后,细胞接收到的信号也不一样。

3、所以神经免疫研究可以先问“病理从哪里进入脑”

如果研究的是突触丢失和神经元直接损伤,小胶质细胞通常仍然非常重要。

如果疾病入口来自血液、血脑屏障、血管壁或者外周炎症,PVMs就值得优先考虑。

高血压、糖尿病、系统炎症、脑小血管病、脑淀粉样血管病以及多种脑血管相关认知障碍,都具备这样的研究基础。

换句话说,选哪类巨噬细胞,可以先看疾病最早影响的是脑实质还是脑血管边界。

SECTION 02

02

PVMs的位置决定了它研究的是另一类神经免疫问题

1、PVMs并不是普通意义上的“贴着血管的小胶质细胞”

脑血管由内皮细胞、基底膜、周细胞等共同构成,外侧还有星形胶质细胞足突形成的胶质界膜。

PVMs主要位于血管周围空间,也就是血管壁与脑实质边界之间。

这个空间本身就是物质交换和清除的重要通道。

因此PVMs天然能够接触血管来源信号,同时又离脑实质非常近。

2、它们很适合充当“外周信号转换器”

假设外周慢性炎症导致血管内皮活化。

内皮通透性改变以后,循环中的细胞因子、血管活性物质和其他分子更容易影响血管周围空间。

最先暴露在这些变化中的免疫细胞之一就是PVMs。

PVMs进一步产生ROS、趋化因子和炎症信号,又会影响内皮、周细胞、星形胶质细胞以及附近小胶质细胞。

于是一个外周信号可以在这里完成第一次放大。

3、这类机制和传统“小胶质细胞炎症”不太一样

传统神经炎症机制经常写成:

疾病刺激导致小胶质细胞活化,随后释放炎症因子,最终损伤神经元。

PVM研究更容易形成另一种路线:

系统性病理首先作用脑血管,血管边界环境改变,PVMs响应以后进一步破坏神经血管单元,最终才影响脑实质和神经功能。

这类研究天然会把免疫、血管和神经系统连接起来。

SECTION 03

03

PVMs和外周浸润巨噬细胞不是一回事

1、这是做PVM研究时最容易混淆的细胞来源

脑损伤以后,外周单核细胞可以从血液进入中枢。

进入组织以后,它们也会表达CD11b、CD45、CD68、F4/80等髓系和巨噬细胞标志物。

如果只根据这些Marker判断,很容易把原有PVMs和新进入的单核细胞来源巨噬细胞混在一起。

2、稳态PVMs具有长期驻留特征

正常情况下,很多PVMs并不是每天由血液单核细胞补充。

它们具有明显的组织驻留和局部维持特征。

疾病以后情况会复杂很多。

血脑屏障破坏、强烈炎症和脑组织损伤都可能增加外周单核细胞进入,部分细胞会占据血管周围区域,并逐渐获得某些巨噬细胞特征。

这时候单纯根据“细胞就在血管旁边”也不够。

3、研究急性炎症时尤其需要做来源区分

例如MCAO以后,在血管附近发现大量CD68阳性细胞。

其中可能有原有PVMs。

可能有活化小胶质细胞。

也可能有新浸润的单核细胞来源巨噬细胞。

三类细胞所处的位置、出现时间和功能都不同。

如果整篇文章最后统一称为“巨噬细胞活化”,机制会非常模糊。

SECTION 04

04

识别PVMs不能只用Iba1,也不能只看一个CD206

1、Iba1并不能区分PVMs和小胶质细胞

Iba1在神经免疫研究中使用非常广。

问题是小胶质细胞、PVMs以及部分其他巨噬细胞都可以表达。

所以血管旁边看到一个Iba1阳性细胞,只能说明这里存在髓系细胞。

还不能确定它是PVM。

2、CD206、LYVE1和CD163可以帮助识别PVMs

稳态下,PVMs常见较高的MRC1/CD206、LYVE1、CD163等表达。

相比之下,正常脑实质小胶质细胞通常不高表达CD206和LYVE1。

因此常见的组织学思路可以是:

先标记脑血管。

再结合CD206、LYVE1或者CD163寻找血管周围巨噬细胞。

同时使用TMEM119、P2RY12等小胶质细胞相关标志物帮助排除脑实质小胶质细胞。

3、真正可靠的是“位置+多个标志物”

例如CD31或其他血管标志物确定血管位置。

CD206/LYVE1支持PVM身份。

TMEM119或P2RY12帮助区分小胶质细胞。

再结合共聚焦观察细胞是不是位于血管外侧的血管周围空间。

这比单独做一张CD206免疫荧光可靠得多。

如果研究条件允许,还可以进一步通过流式、遗传示踪或者其他方法增加来源证据。

SECTION 05

05

CD206阳性在PVM研究里不等于“M2极化”

1、这是从普通巨噬细胞实验直接套过来时很容易出现的问题

很多人已经习惯把CD86、iNOS放到“M1”,把CD206、Arg1放到“M2”。

到了脑PVM研究以后,发现CD206很高,于是直接写成“血管周围巨噬细胞发生M2极化”。

这个解释并不合适。

2、CD206本身就是很多稳态BAMs的重要身份特征

也就是说,一只正常动物的PVM本来就可以表达较高CD206。

它并不需要先从某种“M1状态”极化过去。

因此在PVM研究中,CD206更常承担细胞识别意义,而不是简单承担M2状态意义。

3、疾病状态也不适合强行压成M1/M2两类

PVMs可以同时改变吞噬、抗原呈递、ROS产生、趋化因子释放和脂质代谢等多个功能。

部分亚群偏LYVE1高表达,另一些亚群具有更明显MHCⅡ相关特征。

疾病以后这些状态还会继续变化。

直接写成M1增加、M2减少,会把很多真正有意思的功能差异压掉。

研究重点更适合放在PVM究竟做了什么。

SECTION 06

06

PVMs从哪里来,疾病以后又会不会被外周单核细胞替代

1、PVMs并不是普通循环单核细胞随时停留在血管边上

中枢边界巨噬细胞在发育过程中具有明确的胚胎来源基础。

稳态下,很多血管周围和软脑膜相关巨噬细胞能够长期维持,并表现出局部自我更新特征。

这和不断从血液更新的短寿命单核细胞不同。

2、疾病以后细胞来源会逐渐变复杂

慢性炎症、感染、脱髓鞘和严重脑损伤都可能让外周单核细胞进入中枢边界。

这些进入的细胞可以停留、分化,甚至逐渐获得部分驻留巨噬细胞表型。

所以疾病越严重,单纯依靠一个时间点的表面Marker判断来源越困难。

3、如果课题核心就是“谁变成了谁”,需要直接做来源实验

可以考虑遗传命运示踪、骨髓嵌合、旁体共生或者其他适合的来源追踪方案。

不同方法各有局限。

例如普通全身照射建立骨髓嵌合,本身就可能改变血脑屏障和中枢免疫环境。

所以做来源问题时,实验设计要比普通免疫染色更严格。

如果文章并不准备讨论细胞来源,则没有必要为了技术复杂度强行进入这一层。

SECTION 07

07

稳态下的PVMs首先承担的是血管周围环境管理

1、它们具有很强的吞噬和清除能力

血管周围空间并不是一个安静的空隙。

脑脊液和组织间液中的多种分子会沿这一通路流动。

PVMs能够摄取大分子、细胞碎片和其他需要处理的物质。

因此它们很适合承担局部“清道夫”作用。

2、血液来源物质进入以后,它们也是重要监视者

血管屏障一旦发生轻微改变,血管周围区域往往比深部脑实质更早接触异常外周信号。

PVMs可以快速识别这些变化。

这也是它们能够参与感染、系统炎症和血管病理的基础。

3、稳态功能和疾病功能经常来自同一套能力

吞噬能力在正常情况下有助于清除废物。

同样的受体和吞噬系统,在持续病理蛋白刺激以后却可能诱发强烈氧化应激。

抗原处理在感染中有利于防御。

过度抗原呈递在自身免疫背景下又可能帮助维持炎症。

PVMs的两面性,很多时候并不是细胞突然获得了完全不同的功能,而是原有稳态能力在病理环境里被持续放大。

SECTION 08

08

PVMs很适合研究血脑屏障损伤之后发生的第一轮免疫反应

1、血脑屏障异常和神经炎症之间经常缺一座桥

很多文章能够证明疾病模型中ZO-1、Claudin-5或者Occludin下降。

另一边又能看到小胶质细胞活化和神经炎症。

中间常常直接写成:

血脑屏障破坏促进神经炎症。

这句话方向可能没问题,但过程并没有真正做出来。

2、PVMs刚好位于这个中间位置

屏障通透性增加以后,原本被限制在血液里的物质更容易进入血管周围空间。

PVMs首先感知。

随后PVM释放ROS、细胞因子或者趋化信号。

这些信号可以进一步影响内皮,使屏障继续变差,也可以作用附近星形胶质细胞、小胶质细胞和浸润免疫细胞。

这样就能形成一个血管—免疫正反馈。

3、这条机制很适合慢性系统性疾病

高血压、肥胖、糖尿病和慢性外周炎症都可能长期影响脑血管。

这些疾病早期并不一定造成大量神经元直接死亡。

先出现的可能是脑血流调控下降、屏障轻度泄漏和认知功能变化。

PVMs在这种慢性血管—神经连接中尤其值得研究。

SECTION 09

09

高血压和血管性认知障碍已经提供了一条很清楚的PVM机制链

1、高血压造成认知障碍并不只靠“脑缺血”

慢性高血压会影响脑血管舒缩、神经血管耦联和内皮功能。

即使没有发生一次明显脑梗死,长期脑血管功能异常也可能逐渐影响认知。

2、PVMs可以把血管紧张素Ⅱ信号转成局部氧化应激

当血脑屏障通透性发生改变,循环中的血管紧张素Ⅱ能够接触血管周围空间中的PVMs。

PVM上的AT1受体被激活以后,可进一步启动NOX2相关ROS产生。

局部氧化应激随后损伤血管内皮反应和神经血管耦联。

这里真正关键的是PVM所处的位置。

如果同样的信号没有进入血管周围空间,它很难通过这一条路线影响脑实质血流调节。

3、这个方向很适合继续向血管性认知障碍延伸

例如慢性高血压模型中,可以把PVM变化、血脑屏障、脑血流、神经血管耦联和认知功能放到同一条时间线上。

再通过PVM干预观察血管功能和认知能不能同时恢复。

这样研究就从“高血压导致神经炎症”,变成一个更加具体的细胞机制。

SECTION 10

10

阿尔茨海默病中的PVMs同时参与Aβ清除和血管损伤

1、Aβ并不只形成脑实质斑块

它还会沿脑血管和血管周围通路发生清除,并在部分疾病状态下形成脑淀粉样血管病相关沉积。

PVMs正好处在这一清除路径附近。

因此它们能够摄取和处理Aβ。

2、早期清除作用可能具有保护意义

如果PVM能够及时吞噬和清除血管周围Aβ,理论上有助于减少局部病理蛋白负荷。

这也是为什么简单把PVM定义成“促炎细胞”并不合适。

在一定阶段,它们本身就是脑废物清除系统的一部分。

3、持续Aβ刺激以后,同一批细胞又可能成为血管损伤来源

Aβ可以通过CD36等受体激活PVM,并进一步启动NOX2相关ROS。

结果是局部血管氧化应激增加,脑血管反应和神经血管耦联受损。

所以AD里的PVM很适合研究一个功能转换问题:

什么时候它主要承担Aβ清除?

什么时候开始从清除者变成损伤放大器?

如果能找到这个分界点,比简单证明AD模型中CD206阳性细胞增加更有机制价值。

SECTION 11

11

脑缺血以后PVMs的作用需要按疾病阶段拆开

1、脑缺血早期首先是血管和屏障受到剧烈冲击

血流中断、再灌注、内皮损伤和血脑屏障开放会快速改变血管周围环境。

PVMs会在非常早的阶段接触这些信号。

因此它们有条件参与局部炎症放大、氧化应激和免疫细胞进入。

2、进入恢复期以后,又需要清除和组织重塑

坏死细胞、髓鞘碎片和损伤产物需要被处理。

血管重新稳定。

屏障需要恢复。

炎症也要逐渐终止。

这时候巨噬细胞的吞噬和组织修复作用又可能变得有利。

3、所以“一直清除PVM”未必是理想研究策略

如果在脑缺血前就把PVMs清除,然后看到梗死面积下降,只能说明它们参与了早期损伤过程。

并不能说明恢复阶段继续减少PVM一定有利。

更有意思的设计是把急性期和修复期分开。

在不同时间窗口干预同一细胞群,可能会得到完全不同的结果。

这类阶段性反差很适合做机制文章。

SECTION 12

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脱髓鞘和自身免疫性疾病中,PVMs可以进入抗原呈递和外周免疫细胞反应

1、神经自身免疫并不只有小胶质细胞和T细胞

在实验性自身免疫性脑脊髓炎等模型中,外周T细胞需要进入中枢并重新接触抗原环境。

血管周围空间恰好是非常关键的边界区域。

PVMs具有MHCⅡ和共刺激分子表达能力,在炎症条件下抗原呈递相关状态还会进一步增强。

2、它们可能决定外周免疫信号进入脑以后能不能继续被放大

T细胞跨过血管以后,不是立即就进入深部脑实质。

血管周围区域本身可以形成一个局部免疫反应场。

PVMs在这里提供抗原呈递和炎症信号,随后再影响外周免疫细胞进一步进入脑组织。

这类问题和研究脑实质小胶质细胞抗原呈递并不完全相同。

3、所以MS/EAE方向很适合研究“边界免疫”

如果课题已经做到T细胞浸润和小胶质细胞活化,下一步可以继续问:

外周T细胞进入中枢以后,最先和哪一类驻留巨噬细胞发生功能联系?

这个问题很容易把外周免疫和中枢免疫真正接起来。

SECTION 13

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研究PVMs真正有意思的地方在于跨细胞和跨组织联系

1、PVM单细胞表型本身未必是最有价值的终点

测几个炎症因子。

看一下ROS。

做一个吞噬实验。

这些都可以帮助描述PVM状态。

但PVM最特殊的地方来自它周围的邻居。

2、它周围正好构成神经血管单元

内皮细胞控制屏障和血管反应。

周细胞参与微血管稳定。

星形胶质细胞足突参与血脑屏障和神经血管耦联。

PVM处在这些结构旁边。

再往脑实质里还有小胶质细胞和神经元。

因此一个PVM信号非常容易形成跨细胞机制。

3、比单纯研究“PVM活化”更值得做的是信号怎么跨出去

例如:

内皮屏障损伤以后什么信号先激活PVM?

PVM产生的ROS是先作用内皮,还是先影响星形胶质细胞?

PVM释放的趋化因子是否进一步招募外周单核细胞?

PVM状态改变以后,小胶质细胞是否跟着进入不同反应状态?

这些问题更容易建立真正的病理闭环。

SECTION 14

14

第一步实验应该先证明目标细胞真的位于血管周围空间

1、只做脑组织Western blot基本解决不了这个问题

脑组织里CD206升高。

可能来自PVM。

可能来自脑膜相关巨噬细胞。

严重炎症时也可能来自浸润巨噬细胞。

所以如果研究重点就是PVM,第一步最好从空间定位开始。

2、血管和PVM至少应该同时标出来

可以使用CD31、EMCN或其他适合的血管内皮标志物显示脑微血管。

再用CD206、LYVE1、CD163等标记巨噬细胞。

通过共聚焦确认细胞沿血管分布,并位于血管外侧的周围空间。

如果条件允许,增加三维重建会比二维共定位更加直观。

3、别急着统计数量,先看空间关系是不是对

一张低倍图里看到很多CD206阳性细胞,并不代表它们都是PVM。

更值得先做高倍观察。

细胞是否贴着血管走?

胞体和血管之间是什么空间关系?

是不是脑膜表面细胞被一起统计进来了?

这个步骤看起来基础,却直接决定后面所有“PVM增加/减少”的结论是否成立。

SECTION 15

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第二步要把PVMs和小胶质细胞真正分开

1、组织染色可以采用身份和排除标志组合

PVM常用CD206、LYVE1、CD163等支持。

小胶质细胞则可以结合TMEM119、P2RY12等相对更有代表性的稳态标志。

Iba1更适合承担广义髓系定位,不能单独完成二者区分。

2、流式中CD45强度可以提供帮助,但疾病以后不能过度依赖

稳态小胶质细胞通常表现为CD45较低,而BAMs/PVMs往往相对较高。

问题是炎症以后小胶质细胞也可以提高CD45。

所以严重疾病模型里,仅靠CD11b+CD45hi就直接定义PVM并不稳妥。

需要继续加入CD206、LYVE1等信息,并结合组织空间定位。

3、越想做精细亚群,越不能靠单个Marker

目前已经知道PVM内部本身存在不同状态和亚群。

有的LYVE1特征更明显。

有的MHCⅡ相关抗原呈递状态更突出。

疾病以后,部分稳态标志还会下降。

所以最终研究最好从“找一个绝对特异Marker”转向“利用位置和组合标志定义目标细胞”。

这一点对PVM尤其重要。

SECTION 16

16

第三步才适合讨论PVMs在疾病中究竟发挥什么功能

1、数量增加和功能增强不是一回事

疾病以后PVM数量可能发生改变。

但真正影响病理的也可能是原来数量基本不变的一批细胞突然增加NOX2、抗原呈递或者趋化因子产生。

只统计细胞数,很容易漏掉功能转换。

2、功能指标应该跟着疾病问题走

做高血压和血管认知,可以重点看ROS、NOX2、脑血管功能和神经血管耦联。

做AD可以加入Aβ摄取、清除和CD36相关反应。

做自身免疫可以重点看MHCⅡ、共刺激和T细胞反应。

做脑缺血则需要把早期炎症和后期吞噬修复分开。

没有必要所有PVM课题都测同一套炎症因子。

3、最终要证明PVM改变确实能推动疾病表型

单纯发现疾病组PVM的某个蛋白升高,仍然属于相关性。

更进一步需要改变PVM数量、功能或者目标分子,再观察血脑屏障、脑血流、神经炎症和疾病功能是否随之改变。

这里才真正进入因果关系。

SECTION 17

17

研究PVM—内皮细胞轴时,血脑屏障不能只看ZO-1

1、紧密连接蛋白只能说明屏障结构的一部分发生变化

ZO-1、Occludin、Claudin-5很常用。

但蛋白表达下降和屏障真正变得更容易泄漏,并不是完全同一个问题。

研究PVM对血管的作用,最好增加功能性通透性结果。

2、不同大小示踪物能够提供更多屏障信息

可以根据研究目的使用不同分子量荧光Dextran、白蛋白相关示踪、内源性IgG外渗或者其他适合方法。

看屏障到底是发生轻度小分子通透性增加,还是已经出现明显大分子泄漏。

这比一张ZO-1免疫荧光更接近血管功能。

3、再把PVM干预和屏障变化连接

如果疾病首先出现PVM活化。

随后屏障泄漏加重。

抑制PVM的NOX2或者某个炎症节点以后,屏障功能恢复。

同时内皮氧化应激和紧密连接得到改善。

这时候“PVM—内皮—BBB”的因果链才逐渐形成。

反过来,如果屏障最先破坏,随后PVM才被激活,机制方向又要重新调整。

SECTION 18

18

清除PVMs以后表型改善,还不能直接证明找到了特异机制

1、氯膦酸脂质体是经典工具,但特异性有限

通过特定给药方式使用氯膦酸脂质体,可以显著减少PVM。

这也是很多经典PVM功能研究采用的方法。

问题是它并不会只认识某一种PVM亚群。

邻近BAMs以及其他可接触脂质体的吞噬细胞都有可能受到影响。

2、CSF1R类干预的范围更需要注意

CSF1R对多种巨噬细胞生存都很重要。

使用CSF1R抑制策略,最典型的影响就是小胶质细胞同样会明显变化。

如果这时疾病改善,不能再把结果全部归给PVM。

3、遗传工具同样需要先知道覆盖了哪些细胞

Mrc1相关遗传工具能够提高对CD206阳性BAM的操作能力。

但MRC1并不是PVM专属分子,其他组织巨噬细胞和部分BAM也可能受到影响。

更精细的交叉遗传策略可以进一步提高特异性,但往往针对的是特定PVM亚群。

因此真正严谨的做法,是每一种操作都先回答:

到底清掉了哪些细胞?

小胶质细胞有没有变化?

脑膜巨噬细胞有没有变化?

外周巨噬细胞有没有受到影响?

4、功能干预比单纯全清除更容易往机制深入

如果已经知道疾病中PVM的NOX2、CD36、AT1R或者其他目标分子发生关键变化,后续更值得针对这个功能节点干预。

相比“整个PVM都没了以后疾病改善”,这样的实验更容易说明究竟是哪一种PVM功能在推动病理。

SECTION 19

19

疾病状态下PVM标志物会变化,这可能是实验最隐蔽的坑

1、稳态Marker并不保证疾病以后仍然稳定

CD206、LYVE1等在正常脑内非常好用。

但进入炎症和神经退行性疾病以后,PVM可以发生明显表型重塑。

部分稳态身份标志可能下降,抗原呈递和炎症相关分子则增加。

这时候如果继续用“CD206阳性细胞数”代表全部PVM数量,很容易出现误判。

2、Marker下降可能被误读成细胞消失

模型组CD206阳性PVM减少了一半。

真正存在两种可能。

细胞真的减少了。

或者细胞仍然存在,只是从CD206高表达状态转到了另一种炎症状态。

这两个结论的机制意义完全不同。

3、所以疾病项目尤其需要多标志和空间验证

不要只依赖一个身份Marker。

可以结合多个BAM/PVM标志、血管位置、髓系标志和小胶质细胞排除指标综合判断。

如果课题重点恰好是PVM状态转换,就更应该把“数量”和“表型变化”分开分析。

SECTION 20

20

PVM研究最常见的实验设计误区

1、看到血管旁边有Iba1阳性细胞就定义成PVM

Iba1无法区分小胶质细胞和多类巨噬细胞。

2、CD206阳性就直接写M2型巨噬细胞

CD206本身就是很多稳态PVM的重要身份特征。

3、CD163一个Marker同时承担PVM身份和功能状态

CD163并不是PVM绝对特异标志。

4、只看二维共定位,不确认细胞真正位于血管外侧

贴着血管的小胶质细胞同样可能造成视觉误判。

5、把所有BAMs都叫PVMs

脑膜、脉络丛和血管周围巨噬细胞处于不同解剖位置。

6、把PVM和外周浸润巨噬细胞混在一起

急性损伤和强炎症模型尤其容易出现这个问题。

7、完全依赖CD45hi区分PVM和小胶质细胞

炎症以后小胶质细胞CD45也会升高。

8、疾病组CD206下降,就直接判断PVM数量减少

有可能只是细胞表型发生转换。

9、看到PVM数量增加就写“PVM活化”

数量和功能状态需要分别评价。

10、所有疾病都统一检测IL-1β、TNF-α、IL-6

PVM最关键的功能在不同疾病里并不一样。

11、研究血管疾病,却完全没有血脑屏障或者脑血管功能终点

这样很难体现PVM特殊的解剖价值。

12、研究AD只看Aβ总量,不区分清除和血管损伤

PVM对Aβ具有明显双重作用。

13、脑缺血全程只使用一种PVM干预方式

可能把急性促损伤和恢复期保护作用平均掉。

14、氯膦酸脂质体清除后表型改善,就认为PVM特异机制已经成立

需要确认其他BAM和吞噬细胞是否受到影响。

15、使用CSF1R抑制以后仍然把结果全部归因于PVM

小胶质细胞通常也会被明显影响。

16、做骨髓嵌合以后不考虑照射本身对BBB和脑免疫的影响

来源实验需要充分对照。

17、只研究PVM本身,不看周围内皮和星形胶质细胞

会丢掉这个方向最有价值的跨细胞机制。

18、只做终点组织取材

很难判断PVM是在疾病最早阶段启动变化,还是后期被动响应。

19、把PVM简单分成M1和M2

容易掩盖真正的吞噬、抗原呈递和血管调节功能。

20、最终机制仍然写成“PVM炎症增加导致神经损伤”

如果没有把血管周围这个特殊位置利用起来,研究PVM和换一个普通巨噬细胞并没有太大区别。

SECTION 21

21

一套更完整的“血管异常—PVM反应—神经血管单元—脑功能”研究路线怎么设计

1、第一步先判断疾病有没有充分理由研究PVM

如果疾病核心来自外周代谢、慢性炎症、脑血管异常、屏障损伤或者血管周围病理蛋白,PVM通常很值得考虑。

如果科学问题主要集中在突触吞噬或者神经元局部损伤,小胶质细胞仍然可能是更直接的入口。

不要为了追热点强行把所有神经疾病都拉到PVM。

2、第二步先把PVM空间定位做清楚

使用血管标志结合CD206、LYVE1、CD163等候选标志进行共聚焦成像。

同时加入小胶质细胞相关排除标志。

确认细胞真正沿脑血管周围分布。

这一层没有做稳,后面暂时不要急着讨论功能。

3、第三步建立疾病时间曲线

例如疾病早期、中期和晚期分别观察:

血脑屏障什么时候开始变化。

PVM什么时候发生数量或状态改变。

小胶质细胞什么时候明显活化。

神经元和行为学又什么时候出现异常。

如果PVM变化明显早于脑实质炎症,它就更有可能位于病理上游。

4、第四步把数量和状态拆开

一方面统计PVM数量和分布。

另一方面检测真正与科学问题有关的功能。

例如ROS、NOX2、吞噬、MHCⅡ、趋化因子或者病理蛋白摄取。

不要用“细胞更多了”替代“细胞功能改变了”。

5、第五步检测血管和屏障

根据疾病特点评价内皮紧密连接、功能性通透性、周细胞以及必要的脑血流。

如果研究神经血管耦联,还可以进一步评价神经活动诱导的局部血流响应。

把PVM放回它真正生活的血管环境里。

6、第六步寻找PVM最早接收到的上游信号

可能来自循环血管活性物质。

内皮分泌因子。

病理蛋白。

缺氧。

DAMPs。

或者外周炎症。

这一步决定课题是简单描述PVM异常,还是开始解释它为什么被激活。

7、第七步建立上游信号到PVM的功能依赖

阻断候选受体或者信号以后,看PVM状态是否恢复。

如果上游是Aβ-CD36,可以围绕相应受体和氧化应激验证。

如果是高血压相关信号,则可以继续进入AT1R-NOX2。

不同疾病应该有自己的PVM机制。

8、第八步观察PVM改变以后最先影响哪个邻近细胞

内皮。

星形胶质细胞。

周细胞。

小胶质细胞。

甚至外周白细胞。

可以通过共培养、条件培养基或者体内细胞特异干预把这一层拆开。

这一部分往往是PVM研究最容易形成创新机制的位置。

9、第九步做PVM功能干预

早期可以采用耗竭方法获得功能线索。

但后续最好进一步针对具体受体、氧化酶、吞噬或者抗原呈递功能做验证。

从“这类细胞重要”推进到“这类细胞的哪项功能重要”。

10、第十步同时监测小胶质细胞

这一步很重要。

PVM发生变化以后,小胶质细胞会不会随后改变?

如果PVM干预能够在不直接操作小胶质细胞的情况下抑制后续小胶质细胞活化,就可能建立一条边界免疫向脑实质免疫传播的路线。

11、第十一步继续连接神经元和脑功能

根据疾病选择认知、运动、神经功能评分、突触或者其他真正功能终点。

最终要证明血管周围免疫改变不是一个孤立组织学现象。

它确实能够传递到脑功能。

12、第十二步根据疾病阶段做反向验证

如果早期抑制PVM有保护作用,再尝试晚期干预。

如果结果发生变化,就继续研究PVM是不是从促损伤逐渐转向清除和修复。

这类阶段性转换往往比单纯“促进/抑制疾病”更有机制深度。

13、第十三步再考虑具体亚群

如果前面的PVM整体机制已经成立,可以继续观察LYVE1高表达和MHCⅡ相关状态是否承担不同作用。

先有清楚的生物学问题,再进入亚群。

不建议一开始就在大量细胞亚型里找故事。

14、第十四步最终建立跨界面的机制闭环

一套比较完整的机制可以逐渐形成:

系统性疾病或者脑血管病理首先改变内皮和血管周围环境,PVM感知异常后改变ROS、吞噬、抗原呈递或趋化功能,进一步影响内皮、星形胶质细胞以及小胶质细胞,使血脑屏障和神经血管单元持续失衡,最终推动脑实质炎症和神经功能障碍。

到这里以后,PVM研究真正提供的新东西才会体现出来。

它解释的是疾病怎么从血管边界走进脑实质。

SECTION 22

22

博恩生物可以为血管周围巨噬细胞研究提供哪些实验支持

1、可以先判断现有神经炎症课题是否值得从小胶质细胞继续向PVM延伸

很多项目已经有Iba1、CD68、炎症因子和神经功能结果。

如果同时伴随血脑屏障损伤、脑血管异常、系统性炎症或者外周代谢疾病,可以进一步判断现有“神经炎症”是否可能先发生在血管周围边界。

避免所有髓系变化都默认归到小胶质细胞。

2、可以建立PVM的组织空间鉴定体系

通过血管标志与CD206、LYVE1、CD163等PVM相关指标进行多重免疫荧光和共聚焦观察。

结合TMEM119、P2RY12等小胶质细胞标志进行区分。

先把血管周围细胞位置和身份做清楚,再进入数量和功能分析。

3、可以进一步结合流式区分中枢不同髓系细胞

根据具体模型设计CD45、CD11b、CD64/F4/80、CD206、LYVE1以及其他必要标志。

同时结合组织结果,减少单独依赖CD45强弱造成的误判。

对于炎症模型尤其需要注意小胶质细胞表型漂移和外周单核细胞浸润。

4、可以把PVM和血脑屏障功能放到同一套实验中

根据研究方向同步评价紧密连接蛋白、血管通透性和必要的内皮损伤指标。

再结合PVM干预,看血管周围免疫变化与屏障异常之间有没有明确时间和功能关系。

5、可以根据疾病选择真正匹配的PVM功能指标

高血压和血管认知可以围绕AT1R、NOX2、ROS和脑血管功能。

AD可以进入Aβ摄取、CD36、血管周围清除和神经血管损伤。

脑缺血重点拆急性炎症和恢复期吞噬修复。

自身免疫方向则关注MHCⅡ、抗原呈递和外周免疫细胞。

不把PVM研究做成另一套固定的“炎症因子套餐”。

6、可以进一步设计PVM与内皮、星形胶质细胞和小胶质细胞的跨细胞机制

通过条件培养、Transwell共培养、特定因子阻断或者体内功能验证,判断PVM变化以后真正影响了神经血管单元中的哪一类细胞。

从一个驻留巨噬细胞表型,继续进入血管—免疫—神经的机制联系。

7、可以把时间顺序做出来

在疾病不同阶段同步观察PVM、BBB、小胶质细胞和神经功能。

确定谁先发生。

如果PVM在屏障异常以后迅速改变,而明显小胶质细胞反应和神经功能损伤发生得更晚,就可以继续把PVM放到更靠前的病理位置验证。

8、可以根据前期结果继续做功能干预和疾病闭环

在确认PVM确实参与疾病以后,再围绕目标受体、氧化应激、吞噬或者抗原呈递设计干预。

最终观察PVM功能恢复以后,血管、脑实质免疫和疾病功能能不能一起改善。

神经系统免疫研究当然离不开小胶质细胞。

但小胶质细胞更像生活在脑实质内部的免疫监视者。

如果科学问题本身来自血管、外周炎症或者脑和循环系统之间的交换,仅仅盯着脑实质里的小胶质细胞,很容易把病理过程从中间才开始看。

PVMs提供了另一个观察位置。

它站在脑血管外面。

离循环足够近,又离脑实质足够近。

所以很多疾病里,它可能比神经元更早接触外周异常,也可能比小胶质细胞更早感知血脑屏障变化。

它处理血管周围的废物,监视进入脑边界的异常信号,也有能力通过ROS、抗原呈递和趋化因子把局部变化继续放大。

这类细胞最适合研究的,也不是简单的“促炎还是抗炎”。

真正有意思的问题是它什么时候在保护脑血管边界,什么时候又开始成为疾病放大器;它改变以后,最先受影响的是内皮、星形胶质细胞,还是小胶质细胞;外周疾病又是通过什么信号把这批血管边界巨噬细胞推入异常状态。

当这些关系逐渐做清楚以后,神经免疫课题就可以从“脑内免疫细胞发生了什么”,继续往前走一步。

开始解释疾病究竟是怎样跨过血管这条边界,真正进入脑内的。

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