单细胞质谱解析猪链球菌2型脑膜炎进程中中枢神经系统免疫细胞的动态特征与阶段特异性标志物

本研究针对猪链球菌2型(SS2)引发脑膜炎的免疫机制不明问题，通过单细胞质谱技术(CyTOF)系统描绘了小鼠脑部免疫细胞在感染不同阶段的动态变化。研究发现SS2+PD-L1+中性粒细胞的急性期聚集、小胶质细胞(Microglia)的MHCII+/TLR2+激活特征，以及CD11c+CD8+T细胞的特异性出现等关键免疫特征，为细菌性脑膜炎的诊疗提供了新的分子靶点和理论依据。

　　

猪链球菌2型(SS2)作为重要的人畜共患病原体，其引发的脑膜炎常导致严重的神经系统后遗症。尽管已知细菌入侵中枢神经系统(CNS)会引发免疫反应，但脑部免疫细胞在感染过程中的动态变化规律仍是未解之谜。这一认知空白严重制约了针对性治疗策略的开发。发表在《Communications Biology》的这项研究，首次通过高维度单细胞技术揭示了SS2脑膜炎进程中免疫细胞的阶段特异性"身份标签"，为理解神经炎症机制提供了全新视角。

研究团队采用单细胞质谱技术(CyTOF)分析SS2感染小鼠模型脑组织，结合流式细胞术和免疫荧光验证。通过构建含42种金属标记抗体的检测体系，对20个样本(每组含6只小鼠脑组织混合)的480万免疫细胞进行表型解析，并采用H-SNE和t-SNE算法进行降维聚类。

SS2感染重塑脑部免疫细胞图谱

通过建立SS2脑膜炎小鼠模型，研究发现感染24小时(急性期)脑部细菌载量达峰，5天后出现典型神经症状。质谱分析鉴定出10类主要免疫细胞，其中T细胞和树突状细胞(DCs)在感染期显著增加，B细胞则在晚期增多。

小胶质细胞的动态转化特征

研究发现小胶质细胞经历"稳态(Ki-67^-MHCII^-)→增殖(Ki-67⁺MHCII^-)→激活(Ki-67^-MHCII⁺)"三阶段转化。激活态细胞高表达TLR2并分泌TNF-α，而增殖期细胞主要产生IL-6和IFN-γ。

双源巨噬细胞的协同作用

边界相关巨噬细胞(BAMs)和单核来源巨噬细胞在感染中发挥不同作用：CD38⁺CD206⁺BAMs构成稳态主要群体，而急性期入侵的Ly6C⁺单核细胞高表达黏附分子CD49d。

中性粒细胞的急性期优势

SS2⁺PD-L1⁺中性粒细胞在急性期显著聚集，表现出更强吞噬活性和凋亡倾向，其组蛋白H3和髓过氧化物酶(MPO)释放可能加剧炎症损伤。

适应性免疫的特异性应答

CD11c⁺CD8⁺T细胞作为IFN-γ主要来源，及CCR6^hiB细胞在脑膜炎症晚期显著增加。此外，CX3CR1⁺NK细胞和MHCII⁺ILC3也呈现感染特异性富集。

该研究通过构建首个SS2脑膜炎免疫细胞动态图谱，揭示了：1) PD-L1⁺中性粒细胞可作为急性期诊断标志物；2) 小胶质细胞三阶段转化规律为干预时机选择提供依据；3) CD11c⁺CD8⁺T细胞的发现拓展了细菌感染中T细胞功能的认知。这些发现不仅为理解细菌性脑膜炎发病机制提供新视角，更为开发阶段特异性诊疗策略奠定了理论基础。研究采用的单细胞质谱技术方案，也为其他神经炎症疾病的免疫研究提供了方法学范式。