缺血性卒中后神经免疫—少突胶质血管信号调控少突胶质前体细胞命运与修复

《Cell Communication and Signaling》：Neuroimmune–oligovascular signaling shapes oligodendrocyte precursor cell fate and repair after ischemic stroke

　　

背景：缺血性卒中（ischemic stroke）导致神经元和少突胶质细胞损伤、轴突和髓鞘损害以及神经血管单元（neurovascular unit, NVU）功能障碍。少突胶质前体细胞（oligodendrocyte precursor cells, OPCs）是终身存在的祖细胞，在生成少突胶质细胞的同时，在神经、免疫和血管微环境中接收和传递信号。本综述探讨神经免疫—少突胶质血管通讯（neuroimmune–oligovascular communication）及细胞内信号如何塑造缺血性卒中后OPCs的存活、募集、状态转变、分化和再髓鞘化（remyelination）。 主体内容：研究人员首先界定了OPC谱系身份、功能异质性以及与神经元、小胶质细胞/巨噬细胞、星形胶质细胞、内皮细胞和周细胞的信号交互界面。随后研究人员考察了兴奋毒性、代谢、氧化还原、炎症、血管、细胞外基质（extracellular matrix, ECM）和调节性细胞死亡（regulated cell death）信号如何在不同的病灶分区和疾病阶段汇聚于OPCs。严重的核心区缺血耗竭祖细胞池，而部分灌注的梗死周围组织则允许反应性增殖和迁移。在亚急性期，缺血后微环境内的细胞间信号影响被募集的OPCs是采用炎症性、促血管生成性、分化胜任性还是停滞状态。长期修复最终取决于谱系完成和稳定髓鞘形成，而非仅OPCs的累积。最有力的因果证据支持周围微环境信号作为OPC分化的调节因子，并证明OPC来源的髓鞘修复有助于神经元保存和功能恢复。相比之下，关于内源性OPCs本身在卒中后显著调节炎症、血管生成、血脑屏障（blood–brain barrier, BBB）完整性或突触重建的证据尚不完整，且多来自培养、条件培养基、药理学或移植范式。因此，治疗策略根据其所靶向的信号和谱系瓶颈进行组织，包括急性OPC保存、微环境重塑、谱系完成、少突胶质血管重建和基于细胞的干预。 结论：缺血性卒中后OPC命运由细胞内在信号胜任能力与时空变化的神经免疫—少突胶质血管线索的相互作用共同决定。转化研究需要谱系分辨的因果研究、人类空间和纵向验证、信号关联的靶点参与测量，以及与病灶分期、分区和修复瓶颈相匹配的治疗策略。因此，细胞通讯框架可能为卒中后以OPC为中心的白质修复提供更具机制可检验性的基础。

主体内容总结

OPC身份、可塑性与神经免疫—少突胶质血管微环境中的信号交互界面

谱系身份与功能异质性

谱系身份与稳态组织：OPCs（在相应实验背景下亦称NG2胶质细胞）分布于灰质和白质，其密度和增殖行为随脑区和年龄而异。OPCs即使在分裂期也可保留功能性谷氨酸能和GABA能突触输入。OPC身份不应仅依据血小板衍生生长因子受体α（PDGFRα）或硫酸软骨素蛋白聚糖4（CSPG4/NG2）单独判定，因为PDGFRα阳性的血管和软脑膜细胞以及NG2阳性的周细胞亦存在于中枢神经系统（CNS），尤其在血管周围区域。可靠鉴定需整合形态学、解剖位置、少突胶质转录因子（如OLIG2和SOX10）以及排除血管谱系标记。成年小鼠皮层中OPCs通过动态突起延伸和自身排斥维持镶嵌式空间分布；OPC丢失后，邻近OPCs会延伸进入空缺区域并增殖以恢复局部密度。OPC相对均匀的分布应被视为主动维持的稳态状态，而非静态解剖特征。

发育起源与终身谱系动态：小鼠前脑OPCs起源于腹侧和背侧生发区的多个时空波次。不同胚胎波次来源的OPCs在出生后发育中转录组逐渐趋同，但发育起源并未完全消除：选择性消融和置换实验显示，腹侧来源的少突胶质细胞可占据背侧来源细胞通常占据的区域，同时保留影响髓鞘组织和成年行为的独特转录与功能特性。人类OPC发育还包含啮齿类中未完全代表的谱系途径：发育中人类皮层中，表达EGFR的pre-OPCs可在外放射状胶质细胞中产生，随后进入常规少突胶质轨迹。OPCs依次经历增殖性OPC、分化定向前体、新生少突胶质细胞和成熟髓鞘化少突胶质细胞等重叠转录状态。PDGFRα和CSPG4在OPCs中富集；GPR17、BCAS1和ENPP6在谱系定向和早期分化中富集；CNP、MBP、PLP1、MAG和MOG随少突胶质成熟和髓鞘形成而增加。成年人类少突胶质动力学与啮齿类存在显著差异：碳-14出生日期测定研究显示人类胼胝体少突胶质细胞数量主要在儿童期建立，成年白质中少突胶质细胞替换有限，但髓鞘成分持续周转。衰老改变OPCs的丰度和功能胜任性：小鼠全生命周期转录组分析显示OPC增殖和分化进行性降低，炎症、缺氧相关和Wnt相关程序增加。ACSS2高表达的OPC群体随年龄下降；少突胶质谱系Acss2缺失减少OPC池并损害髓鞘维持和修复，而醋酸盐补充可改善老年小鼠的OPC保存和再髓鞘化。

神经元—OPC突触与活性依赖性谱系反应

出生后OPCs接受神经元的直接突触输入。谷氨酸能和GABA能信号可引发空间受限或全细胞范围的钙反应。不同刺激频率在胼胝体引发不同的突触反应和不同的OPC增殖与分化效应，表明谱系行为取决于轴突活动的时间模式。发育中的斑马鱼中，局部突触钙信号可预测后续髓鞘形成位点，而突触后组织破坏损害少突胶质分化和髓鞘形成。在毒素诱导的啮齿类脱髓鞘模型中，被募集的OPCs与脱髓鞘轴突形成新的谷氨酸能突触；抑制轴突活动、囊泡释放或AMPA/红藻氨酸受体信号增加未分化OPCs的积累，同时减少少突胶质分化和再髓鞘化。但缺血组织同时暴露于能量衰竭、兴奋毒性、炎症、血管功能障碍和轴突损伤，其相关性尚不确定。

情境依赖性吞噬和免疫表型

小鼠新皮层超微结构研究在OPC突起内鉴定出轴突物质和溶酶体结构，提供轴突吞噬的体内证据。原代大鼠培养中，OPCs内化富含髓鞘、皮层和星形胶质细胞碎片而不立即丧失活力，但伴随迁移和髓鞘化相关基因表达降低。发育研究鉴定出参与CHD8依赖性突触吞噬的OPC亚群。在炎症性脱髓鞘条件下，干扰素γ（IFN-γ）可诱导OPCs中的抗原加工和主要组织相容性复合体（MHC）程序，少突胶质谱系细胞可成为细胞毒性T细胞识别的靶标。这些免疫样OPC状态应被视为可诱导的、情境依赖的表型。

OPC状态与谱系胜任性的代谢调控

OPC的代谢特性应区别于成熟少突胶质细胞。通过单羧酸转运和乳酸递送的直接轴突代谢支持在成熟少突胶质细胞中最为明确，不应泛化至OPCs。遗传证据表明ACSS2依赖性醋酸盐利用和组蛋白乙酰化支持OPC池及其增殖能力。现有证据支持细胞代谢在调控OPC状态和谱系输出中的作用，但未确立普遍的OPC至神经元乳酸穿梭。

神经免疫—少突胶质血管微环境中的OPC交互作用

神经血管单元（NVU）包括内皮细胞、壁细胞、星形胶质细胞、神经元、小胶质细胞、细胞外基质和相关胶质群体。“少突胶质血管微环境”应被视为动态信号环境，而非围绕所有CNS血管的固定解剖单元。

血管周围定位具有区域和发育阶段依赖性

发育中，OPCs可利用血管网络作为迁移基质。胚胎小鼠脑和脊髓以及发育中人类皮层中观察到OPCs沿内皮细胞腔外表面迁移，受内皮CXCL12和OPC CXCR4调控，Wnt信号位于下游；持续Wnt–CXCR4活性可异常保留OPCs于血管上并延迟分化。但该关系并非跨CNS区域一致：发育中人类和小鼠新皮层中，OPC丰度与血管密度时空相关，OPC耗竭减少血管密度；但活体成像显示OPC迁移主要沿放射状胶质突起进行。血管关联不应被视为OPC迁移的普遍途径。

OPC—内皮双向信号在BBB调节和血管生成中的作用

发育模型中OPC条件培养基通过TGF-β受体–MEK/ERK信号增加培养脑内皮单层中claudin-5、occludin和ZO-1表达并降低通透性；新生小鼠Pdgfra谱系Tgfb1缺失导致脑出血和屏障功能损害。发育中白质中，稳定少突胶质谱系HIF信号增强WNT7A/WNT7B依赖性血管生成，而丧失少突胶质HIF活性损害血管发育和髓鞘化。发育中内皮细胞亦可提供指令性信号：神经祖细胞来源的血管生成素1激活内皮Tie2信号并增加内皮TGF-β1产生，促进OPC谱系定向。内皮Pdcd1缺失引起过度血管化、BBB成熟异常和少突胶质生成受损，机制上通过增加GREM1分泌抑制OPCs中BMP/SMAD信号。SOX10谱系层粘连蛋白γ1条件缺失通过增加内皮转胞吞和降低MFSD2A表达破坏BBB完整性。

周细胞和血管细胞外基质塑造OPC行为

周细胞和OPCs沿脑血管腔外表面占据相邻但不同的区室。培养中周细胞条件培养基增加OPC数量，而OPC条件培养基支持周细胞存活或扩增。实验性脱髓鞘中，周细胞和周细胞样细胞在病灶内扩增，减少其丰度延迟OPC分化；周细胞条件培养基加速体外OPC分化并增强离体再髓鞘化，层粘连蛋白α2被鉴定为介导因子之一。异常血管支架上的持续关联可能限制OPC扩散或成熟，损伤后血管相关OPCs积累不应被解释为成功修复的证据。

少突胶质血管微环境中的神经免疫和血管信号

实验性脱髓鞘中，活化星形胶质细胞和小胶质细胞来源的CXCL12促进CXCR4依赖性OPC成熟和再髓鞘化。持续的炎症信号或抑制性细胞外基质可使被募集的OPCs维持在增殖或分化停滞状态。神经元—OPC突触信号应区别于已确立的神经血管调节机制；OPCs将突触输入转化为BDNF依赖性内皮一氧化氮信号或局部脑血流急性变化的直接证据仍不充分。

缺血重塑OPC—血管信号

慢性脑低灌注小鼠模型中，缺氧OPCs通过HIF1α/HIF2α相关信号上调VEGFA，其条件培养基降低脑内皮细胞claudin-5和occludin表达，BBB渗漏先于髓鞘含量或血管密度的明显变化。双侧颈动脉狭窄小鼠中，OPCs沿脑血管异常积累而少突胶质生成受损；内皮caveolin-1缺失增加热休克蛋白90α（HSP90α）分泌，恢复内皮caveolin-1或抑制HSP90α可正常化OPC—血管交互作用、增强少突胶质生成并减轻髓鞘损伤。短暂大脑中动脉闭塞（MCAO）后，血管周围OPC积累伴随皮层血管生成增加；OGD条件OPCs上调VEGFA、血管生成素1等促血管生成因子，延迟给予缺氧OPC条件培养基增强血管生成和功能恢复。这些发现支持OPC来源信号的促血管生成潜力，但条件培养基和移植细胞改变了信号浓度、发育状态和解剖分布，不能确立内源性OPC分泌在体内足以实现血管修复。

缺血性卒中后OPC命运转变中的汇聚性缺血信号

损伤与存活：保留谱系胜任的OPC池

缺血后少突胶质修复的首要条件是保留具有足够胜任性的可行OPC池。氧和葡萄糖限制是OPCs遭遇的最早损伤之一。ATP耗竭破坏离子稳态，促进膜去极化和细胞外谷氨酸积累，使少突胶质谱系细胞暴露于代谢和兴奋毒性联合应激。

谷氨酸受体介导的OPC损伤：OPCs表达功能性离子型谷氨酸受体。原代OPC培养中，氧糖剥夺（OGD）通过Ca²⁺通透性AMPA/红藻氨酸受体诱导Ca²⁺内流和细胞损伤；重复亚致死暴露通过降低表面GluA2表达增加受体Ca²⁺通透性。成年小鼠白质切片中，AMPA/红藻氨酸受体阻断在OGD后保留少突胶质细胞、轴突完整性和复合动作电位。模拟缺血诱导谷氨酸释放并激活前体和成熟少突胶质细胞中的NMDA和AMPA/红藻氨酸受体；白质制备中NMDA受体阻断单独或联合AMPA/红藻氨酸受体抑制改善髓鞘化轴突的电生理恢复。下游NMDAR信号通路（涉及PI3K/Akt–CREB、PTEN、DAPK1和PSD95–nNOS）主要在神经元中定义，其在OPCs中的运作需要直接谱系特异性验证。谷氨酸能信号后果取决于受体组成、谷氨酸浓度、暴露持续时间和OPC成熟状态。低亚毒性水平下，AMPA受体激活可通过涉及αv整合素和蛋白脂质蛋白的信号复合物促进OPC迁移。

OPC存活的代谢和线粒体约束：单羧酸转运体1（MCT1）在少突胶质谱系中显著表达，参与乳酸转运和细胞内pH调节。OGD可初始增加MCT1表达，但长期缺氧损害其转运活性，导致OPCs内乳酸积累和酸化。脑缺血预处理模型中，重复亚致死缺血稳定BNIP3并增加其线粒体关联，伴随OPCs对后续缺血损伤的易感性增加；BNIP3沉默或缺失减少OPC丢失并保留白质完整性。

代谢适应保留OPC谱系胜任性：醛缩酶C（ALDOC）是小鼠和大鼠OPCs中主要的醛缩酶同工型，其第14位赖氨酸乙酰化限制低糖条件下溶酶体葡萄糖感应AMPK通路的激活。维持这种减弱的AMPK反应是发育性髓鞘化和葡萄糖贫乏脱髓鞘组织中再髓鞘化期间适当OPC增殖和分化所必需的。该通路的主要体内支持来自发育和实验性脱髓鞘模型而非成年局灶性脑缺血。2026年综述对三个独立小鼠卒中单细胞RNA测序数据集的再分析显示OPCs中氧化磷酸化、肌醇磷酸代谢和鞘脂代谢的阶段依赖性变化，以及成熟少突胶质细胞中胆固醇生物合成程序增加。

OPC中的氧化和线粒体应激：从OPC存活到谱系胜任性

氧化还原损伤约束OPC存活和分化：原代大鼠胶质培养中，渐进性缺氧比完全缺氧产生更大的脂质过氧化和OPC丢失，OPCs的自由基清除能力低于星形胶质细胞。培养成年大鼠OPCs中，药理学NADPH耗竭增加超氧化物产生、降低谷胱甘肽可用性并诱导坏死性细胞丢失。NG2可结合线粒体损伤后释放的线粒体丝氨酸蛋白酶OMI/HtrA2并限制其促凋亡活性；NG2减少增加OPCs对氧化应激的易感性。原代OPC培养中，长期亚致死化学缺氧抑制分化，而自由基清除剂依达拉奉部分恢复谱系进展。双侧颈动脉狭窄小鼠中，持续ROS积累伴随OPC向少突胶质分化减少、髓鞘丢失和工作记忆损害，依达拉奉治疗可改善。

适应性氧化还原和缺氧信号保留OPC谱系胜任性：基础条件下Keap1促进Cullin-3依赖性Nrf2泛素化和降解；氧化修饰Keap1稳定Nrf2并允许抗氧化反应元件依赖性转录。培养少突胶质细胞中呼吸链抑制引发部分依赖Nrf2的氧化和整合应激反应。短暂MCAO作为缺血预处理刺激的小鼠中，Nrf2缺陷减少脑室下区、纹状体和胼胝体/外囊中随后的OPC生成、迁移和分化。