腦卒中，俗稱中風，具有發(fā)病率、致殘率、復發(fā)率和死亡率高的特性，是導致成年人死亡和長期殘疾的主要原因之一，其中缺血性腦卒中占所有腦卒中類型60%以上。腦卒中后的長期發(fā)病率還與繼發(fā)性合并癥和并發(fā)癥的高發(fā)有關，如認知功能障礙、癡呆、腦卒中后抑郁、心功能障礙等。然而，中風后長期繼發(fā)性合并癥風險增加的確切原因目前尚不清楚。2024年8月，《Cell》雜志上發(fā)表了一篇題為“Innate immune memory after brain injury drives inflammatory cardiac dysfunction”的文章，在這項研究中，研究者發(fā)現(xiàn)急性腦缺血導致持久性先天免疫記憶，白細胞介素1β（IL-1β）通過表觀遺傳修飾誘導卒中后免疫，阻斷IL-1β或可預防心功能障礙。

通過對卒中小鼠中風1個月后的血液和多個外周器官的CD45⁺CD11b⁺骨髓細胞進行單細胞測序，研究者分析了哪些細胞與急性期腦損傷的炎癥后果有關。聚類分析結(jié)果顯示，將29124個髓系細胞繪圖，根據(jù)可變基因分析確定了20個獨立的聚類。在中風后，單核/巨噬細胞群體中仍然有大量差異基因表達，而其他細胞群體，包括中性粒細胞或樹突狀細胞，差異基因表達較少。研究人員發(fā)現(xiàn)中風1個月后心臟中表達Ly6C^high的單核細胞群體選擇性擴增，這改變了單核細胞向心臟巨噬細胞的分化軌跡，這一細胞群體被稱為“卒中后單核/巨噬細胞”。這些結(jié)果表明中風會慢性促進循環(huán)Ly6C^high單核細胞向心臟聚集，這些單核細胞可能進一步分化為組織內(nèi)巨噬細胞。（見圖1）

研究者發(fā)現(xiàn)中風會導致小鼠慢性心臟舒張功能障礙，小鼠中風后1個月檢測發(fā)現(xiàn)左室纖維化顯著增加，3個月后仍然增加。在人類卒中患者中，研究者觀察到腦卒中患者左室壁細胞外間質(zhì)（ECM）沉積明顯增加，中風后心臟CCR2⁺單核細胞計數(shù)顯著增加。與小鼠的實驗結(jié)果一致，人心臟巨噬細胞在中風后也表達了更多的MMP9轉(zhuǎn)錄本。這些數(shù)據(jù)表明，在實驗小鼠和腦卒中患者中都觀察到明顯的心臟纖維化和ECM重塑，這些與實驗性腦卒中后舒張功能障礙相關。中風后繼發(fā)性心臟病理的一個標志是心臟單核/巨噬細胞數(shù)量增加，以及其促炎特征。（見圖2）

為了測試腦卒中后骨髓慢性變化的原因，研究者將腦卒中小鼠的骨髓細胞移植到普通小鼠中。移植1個月后，分離GFP⁺移植骨髓細胞進行單細胞mRNA測序，證實所有分析動物的骨髓再生成功，各組間骨髓再生潛力無差異。發(fā)現(xiàn)來自腦卒中小鼠的骨髓細胞和來自移植小鼠的骨髓細胞都具有促炎激活表型，說明骨髓細胞在腦卒中后獲得了一種獨特的促炎表型，這種表型可通過腦卒中移植傳播。通過對小鼠血液和心臟中分離的不同的髓系GFP⁺群體進行偽時間分析，發(fā)現(xiàn)中風后血液單核細胞到心臟單核細胞/巨噬細胞的分化軌跡發(fā)生了改變，這種改變是由血源性Ly6C^high單核細胞驅(qū)動。在移植小鼠的心臟巨噬細胞中，MMP9的表達顯著增加，特別是在GFP⁺心臟單核細胞/巨噬細胞中。與對照組小鼠相比，移植小鼠的心臟纖維化明顯增加。這些發(fā)現(xiàn)表明，髓系功能不僅在中風后發(fā)生改變，還會驅(qū)動繼發(fā)性心臟纖維化。（見圖3）

與對照小鼠相比，從中風小鼠中分離的原代單核細胞和骨髓來源的巨噬細胞具有更高的吞噬活性，中風小鼠的細胞也顯示出對細胞因子刺激的反應增加，證實了中風會引起小鼠的訓練免疫發(fā)展的設想。根據(jù)研究者之前的數(shù)據(jù)，中風小鼠血清IL-1β濃度在損傷后的第一個小時內(nèi)達到峰值，IL-1β介導的作用參與了表觀遺傳重編程。因此，研究者對轉(zhuǎn)座酶相關的染色質(zhì)進行了單細胞測序（ATAC-seq）。從Lin^-CD45⁺CD11b⁺ 骨髓細胞中共獲得13520個細胞核，鑒定出11個簇，UMAP圖顯示骨髓細胞完全異質(zhì)性的覆蓋。另外，中風導致造血干細胞（HSCs）中幾種TF活性的顯著改變，包括CTCF、ETV4和RUNX2，能調(diào)節(jié)HSPC功能。同時，研究者證實中風通過改變與TF相關的基序，進而改變了成熟Ly6C^high單核細胞的表觀遺傳景觀。小鼠腦卒中誘導后，注射IL-1β特異性抗體進行IL-1β中和實驗，與對照組相比，在HSPC和成熟Ly6C^high單核細胞中，阻止了大多數(shù)中風引起的染色質(zhì)可及性變化。這些結(jié)果證明了IL-1β在誘導表觀遺傳變化導致卒中后免疫的關鍵作用。（見圖4）

之后，研究人員給普通小鼠注射重組IL-1β，1周后評估心臟和骨髓組成。通過流式細胞術觀察到rIL-1β處理的小鼠心臟中Ly6C^high單核細胞和CCR2^high單核/巨噬細胞數(shù)量大幅升高、HSPCs和成熟單核細胞數(shù)量增加。腦卒中誘導的小鼠，在IL-1β釋放早期注射IL-1β特異性抗體進行中和實驗，可以顯著降低心臟單核細胞/巨噬細胞的MMP9表達和心臟纖維化水平。除了IL-1β外，研究者發(fā)現(xiàn)中風后，使用CVC（C-C趨化因子受體2型和5型拮抗劑）處理可顯著減少單核細胞向心臟的聚集，降低MMP9在心臟單核細胞/巨噬細胞中的表達，減少心臟纖維化，改善了中風后慢性心臟舒張功能障礙。綜上所述，通過中和腦卒中后IL-1β或用CCR2/5抑制劑阻斷促炎單核細胞運輸，阻斷促炎單核細胞從骨髓到心臟的遷移，可以作為預防中風后繼發(fā)性心臟合并癥的一種策略，具有治療潛力。（見圖5）

總的來說，這些研究表明，中風通過誘導先天免疫記憶觸發(fā)多個器官的持續(xù)炎癥，阻斷IL-1β或抑制促炎細胞向心臟的遷移可以預防中風后的心功能障礙，可以作為預防中風后繼發(fā)性心臟合并癥的一種策略，具有治療潛力。

云克隆開發(fā)了上述研究中涉及的相關指標的蛋白、抗體、ELISA試劑盒等產(chǎn)品以助力相關研究，部分指標節(jié)選如下，供參考：

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