刘强课题组Science Translational Medicine发现脑损伤后骨髓造血系统的新功能—抑制神经炎症
急性脑损伤激活免疫系统，快速调动外周的免疫细胞并趋化至脑内，参与神经炎症和继发性脑损伤。免疫细胞源自骨髓造血系统。作为人体首要的造血器官和免疫器官，骨髓造血系统在脑损伤造成外周免疫细胞大量消耗后，会有何反应？对疾病进展又有哪些影响？靶向骨髓造血系统的免疫干预，是否可行？
2021年4月14日，天津医科大学总医院神经内科刘强教授团队在Science Translational Medicine杂志发表了题为“Brain injury instructs bone marrow cellular lineage to reduce neuroinflammation”的论著。通过分析脑出血病人去骨瓣减压手术取得的骨髓细胞，研究团队发现脑出血快速激活骨髓造血干细胞（Hematopoietic stem cells, HSCs）。结合micro-PET成像、基因编码和谱系示踪等技术，团队进一步发现脑出血后机体通过神经支配，导致骨髓在短时间内生成具有免疫调节功能的单核细胞。通过Nanostring筛选和免疫印记技术，团队还发现了介导骨髓内造血细胞生成单核细胞的分子开关。作为脑出血后的一种自身保护机制，这些新生的单核细胞可迁移到脑内病灶，抑制神经炎症和血肿周围脑水肿。此外，使用FDA批准的选择性β3肾上腺素受体激动剂，可促进骨髓生成更多具有免疫调节功能的单核细胞，从而减轻神经炎症并改善脑出血预后(图1)。该研究通过明确脑损伤后远隔组织和细胞组分的变化，揭示了在漫长的进化过程中，骨髓造血系统可感知受损大脑发出的信号，生成调节性免疫细胞，前往脑内救援。神经科医生或可通过放大这个自我保护机制，来减轻脑损伤。
图1、脑出血通过神经支配激活骨髓造血系统。脑出血后急性期，机体通过交感神经(Sympathetic nervous system, SNS) 支配，释放去甲肾上腺素(Norepinephrine, NE)，从而激活骨髓造血系统。造血干细胞(HSCs)和下游的髓系前体细胞发生快速增殖，生成调节性单核细胞。这些新生的单核细胞可随后迁移至脑内受损区域。通过靶向交感支配的免疫干预，可促进脑出血后骨髓生成更多调节性单核细胞，从而减轻脑出血后的神经炎症和脑水肿。
脑卒中已占据我国居民死亡率的首位，也是单病种致残率最高的疾病，造成了极大的社会负担。我国每年死于脑卒中的患者超过190万。其中，出血性脑卒中具有极高的病死率和致残率。当前仍缺乏有限的治疗手段，通常预后不佳。这项工作揭示了以脑出血为代表的急性脑损伤，可通过神经通路活化骨髓造血系统，以及骨髓造血系统活化后，新生的单核细胞对神经炎症和脑损伤预后的影响(图2)。从而明确了骨髓这一造血器官和神经系统之间的内在联系，为阐明神经系统和免疫系统之间的相互作用提供了新的思路，并为改善急性脑损伤预后提供了新的靶标。
图2、急性脑损伤后骨髓造血系统生成调节性单核细胞。急性脑损伤通过神经支配激活骨髓造血系统，快速扩增造血干细胞和下游的髓系前体细胞（图中圈内所示紫色和白色细胞）。从而，在短期内生成具有免疫调节作用的单核细胞。这些新生的调节性单核细胞可归巢至脑损伤病灶，减轻神经炎症（作者供图）。
个人概况
刘强，教授，博士生导师。于南京医科大学相继获得临床医学学士和硕士学位。2011年获得美国Barrow神经病学研究所神经病学博士学位，随后在Barrow神经病学研究所从事免疫学博士后研究，于2017年晋升为神经内科助理教授。2018年回国后到天津医科大学总医院神经内科从事临床和科研工作，担任教授、天津市神经病学研究所衰老与神经退行性疾病研究室主任，中华医学会神经病学分会脑血管病学组委员。主要研究方向为脑衰老、脑血管病和神经免疫病。近五年，以通讯作者在Nature Neuroscience、Immunity、Science Translational Medicine、Journal of Experimental Medicine等期刊发表SCI文章23篇。
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