**血管周围促炎特征在4重复tau蛋白病中的表现**

《Brain Pathology》：The characteristics of perivascular proinflammation in 4-repeat tauopathies

　　

进行性核上性麻痹（PSP）与皮质基底节变性（CBD）均属于以4重复（4R）tau蛋白聚集体为特征的神经退行性疾病。二者具有不同的神经病理学特征和典型临床症状，但两种综合征的体征和症状存在重叠。越来越多的证据提示免疫应答失调是神经变性的重要促进因素，但其在4R-tau蛋白病中的作用尚未明确。本研究旨在从血管角度探讨神经炎症在4R-tau蛋白病中的参与情况。研究人员评估了4例对照、3例PSP和3例CBD病例的尸检样本，取材部位为上/中额回（S/M-FG）及基底节（BG）。免疫荧光染色包括神经炎症标志物：胶质纤维酸性蛋白（GFAP）、离子钙结合衔接分子1（Iba1）、分化簇68（CD68）；血管标志物：IV型胶原（ColIV）、单羧酸转运体1（MCT1）及α-平滑肌肌动蛋白（αSMA）。研究人员以血管结构最大投影共聚焦z轴层扫图像作为掩膜，定量血管周围GFAP⁺/Iba1⁺/CD68⁺总标记量；并定量MCT1与αSMA双标记动脉与静脉之间的GFAP免疫反应性比值，以进一步区分小静脉与小动脉参与促炎激活的情况。PSP与CBD均存在广泛的血管周围促炎改变，但CBD更为显著。CBD中活化的GFAP⁺星形胶质细胞及小胶质细胞/巨噬细胞广泛分布于S/M-FG和BG，其中S/M-FG白质受累更重；PSP中丰富的神经炎症见于BG。两种4R-tau蛋白病受累血管类型存在差异：CBD在小动脉与小静脉中呈现相当的促炎改变，而PSP以在小静脉中的促炎反应为主。PSP与CBD血管周围促炎的区域模式不同，且与各自特征性受累脑区相对应。CBD血管周围促炎更严重并累及小动脉与小静脉，而PSP以小静脉受累为主。血管周围促炎可能是4R-tau蛋白病的关键病理生理过程。

**研究背景**：进行性核上性麻痹（PSP）和皮质基底节变性（CBD）均为由4重复（4R）tau蛋白沉积定义的神经退行性疾病，前者tau病理主要位于苍白球-黑质-路易体轴并伴中脑萎缩，后者则以不对称的旁矢状面上额顶叶皮质神经元及胶质tau病理为主。尽管二者在病理上可以区分，但临床、影像及病理表现常有混合，皮质基底节综合征（CBS）可由PSP病理引起，反之亦然，临床诊断困难。近年证据表明神经炎症在神经退行性疾病中发挥重要作用，反应性小胶质细胞与tau寡聚体共定位、聚集于神经原纤维缠结附近，且炎症可能早于或作为神经变性的启动因素；然而神经炎症在4R-tau蛋白病中的作用尚未阐明。中枢神经系统（CNS）因血脑屏障（BBB）而长期被视为免疫豁免区，BBB破坏是神经退行性疾病的早期征象；BBB神经血管单元中星形胶质细胞是维持BBB功能的主要胶质细胞，以GFAP为标志，其水平在星形胶质细胞增生时显著上调。此外，脑白质高信号（WMHs）作为脑小血管病标志在AD和PSP患者中增多，但血管病变在4R-tau蛋白病中研究相对不足。因此，研究人员拟从血管角度探讨PSP与CBD的神经炎症模式，选取分属浅静脉与深静脉两套引流系统的额叶与基底节（BG），假设血管周围炎症的分布具有特异性并与两种4R-tau蛋白病易损脑区相关。

**主要技术方法**：研究人员前瞻性纳入2009年9月至2023年10月于Mayo Clinic罗切斯特分院神经退行性疾病研究组（NRG）多项NIH资助研究中经运动障碍与行为神经病学专家评估、并经尸检确诊的3例PSP、3例CBD患者，以及4例无神经退行性病理（Braak分期=0、Thal相位=0）的对照（样本来源见表S1）；所有受试者均有生前3T MRI的MPRAGE与FLAIR序列资料。取上/中额回与BG的石蜡包埋脑组织块，选取白质（WM）、S/M-FG灰质（GM）、苍白球内侧部（GPi）、苍白球外侧部（GPe）和壳核（Put）五个感兴趣区，进行多重免疫荧光染色。采用旋转盘Zeiss 980 LSM共聚焦显微镜在统一条件下采集z轴层扫图像，用自制ImageJ/Fiji宏分别以Triangle函数和Otsu函数阈值化建立掩膜，定量GFAP⁺/Iba1⁺/CD68⁺总积分密度及血管周围标记覆盖面积，并计算GFAP免疫反应性比值以区分小静脉与小动脉受累。统计学采用单因素方差分析（Tukey–Kramer检验或Dunnett检验）及双侧t检验，p<0.05为差异有统计学意义。

**研究结果**：
3.1 生前影像：代表性PSP与CBD病例均可见脑室周围WMH，CBD额叶受累更明显，两者壳核与苍白球亚区均见低信号；病理取材部位为邻近WMH区域的额叶与BG。
3.2 PSP与CBD的血管周围促炎激活及改变：S/M-FG白质中，血管周围GFAP⁺密度CBD高于PSP、PSP高于对照；Iba1⁺仅CBD高于对照；CD68⁺ CBD高于对照与PSP。S/M-FG灰质中PSP与CBD均见反应性星形胶质细胞增生且二者无差异，血管周围Iba1⁺无组间差异，而CD68⁺在PSP与CBD均高于对照、CBD高于PSP；按各标志物负荷比较，CBD白质受累似重于灰质，但血管周围GFAP/Iba1/CD68强度分析未见WM与GM间差异。GPi中PSP与CBD的血管周围GFAP⁺与CD68⁺密度均高于对照且二者无差异；GPe与Put的GFAP⁺结果相似，而CD68⁺仅在GPe中CBD与对照有差异。形态学上GPi在BG各亚区中促炎激活最显著，但血管周围强度分析未显示该模式。
3.3 PSP与CBD的小静脉与小动脉周围促炎激活：以MCT1标记小静脉、αSMA标记小动脉并结合GFAP评估显示，CBD在S/M-FG白质与灰质中小动脉周围及小静脉周围促炎激活均高于PSP与对照；白质中相对GFAP负荷（静脉/动脉%）PSP约为对照的3倍，反映小静脉受累更突出，而CBD两类血管受累相似；灰质中相对GFAP负荷无组间差异，提示PSP与CBD中小动脉与小静脉受累相似。BG中GPi、GPe与Put的相对GFAP负荷PSP高于对照与CBD；与S/M-FG相似，CBD各BG区域小动脉周围与小静脉周围GFAP⁺密度均高于对照，而PSP在各BG区域亦见小静脉周围GFAP⁺密度升高。
3.4 PSP与CBD的血管周围tau与促炎：以AT8磷酸化tau标志物联合ColIV及GFAP/Iba1染色S/M-FG白质与灰质，结果显示PSP与CBD病例中tau几乎不与血管结构共定位。

**讨论部分总结**：本研究首次阐明4R-tau蛋白病中不同类型血管周围的神经炎症改变。CBD的促炎改变显著且广泛，累及S/M-FG白质与灰质及BG，并同时影响小动脉与小静脉；PSP的血管周围促炎改变主要局限于BG，且以毛细血管后小静脉受累为主。研究人员以GFAP、Iba1与CD68识别星形胶质细胞及驻留小胶质细胞/浸润巨噬细胞（小胶质细胞）；CBD的突出特征是S/M-FG白质充满高表达GFAP的星形胶质细胞增生及大量Iba1⁺且CD68表达增高的小胶质细胞，而PSP的促炎激活更局限于BG，该模式与两种4R-tau蛋白病中tau（AT8）的区域分布一致，也与基于[¹¹C]PK11195 PET的小胶质细胞激活区域相符；炎症与tau的密切关系提示抗炎可能是有待研究的新治疗策略。BG各结构中GPi炎症最重，与病理及[¹⁸F]PI-2620 tau-PET研究一致；BG由深部脑静脉引流，大脑内静脉（ICVs）位于第三脑室内，若引流不畅则近脑室区域受累更重，且GPi血供来自豆纹动脉最远端，可能使其更易发生血管周围促炎激活，但尚需研究证实4R-tau蛋白病中是否存在深部脑静脉功能不全或豆纹动脉病变。额叶中炎症在白质较灰质更显著，可能与该区白质引流静脉更大、BBB障碍时免疫细胞主要募集于毛细血管后小静脉以及穿通动脉在深部白质终末导致血流动力学易损性等血管特征有关。三种促炎标志物中GFAP最为一致，与AD中的观察相呼应，提示星形胶质细胞增生是4R-tau蛋白病的关键病理特征。血管周围炎症呈CBD全血管型与PSP皮质下小静脉型的差异分布，提示两种疾病累及脑血流（CBF）系统的不同方面：毛细血管后小静脉切应力低、通透性高，且脑静脉系统无瓣膜、可双向流动，故更易发生白细胞黏附、炎症及病变扩散；动脉病变导致流入受阻与组织缺血，小静脉系统功能障碍则致流出受阻与血管性水肿。CBD的全血管炎性改变可能与其皮质及皮质下多样症状相关，PSP以小静脉受累为主不仅解释其皮质下症状，也支持深静脉系统内WMH增多可能源于静脉淤血。尽管结果提示4R-tau蛋白病中废物清除受损可能与炎症有关，但追溯PSP与CBD炎症起源超出本研究范围。血管周围炎症涉及活化星形胶质细胞、驻留小胶质细胞、浸润巨噬细胞等的复杂相互作用，血管类型对CNS炎症影响不同；类淋巴系统为遍布全脑的血管周围通路网络，兼含动脉与静脉，参与CNS废物清除，而新近关注的脑膜淋巴管（mLVs）主要见于上矢状窦与大脑镰，恰邻近CBD特征性萎缩区，区域邻近性与本研究血管周围促炎反应的差异支持脑血流动力学与炎症间的密切交互。此外，尽管血管周围促炎分布与两种4R-tau蛋白病tau分布特征相符，但tau并未定位于血管周围间隙或血管壁，其关联源于解剖邻近还是其他病理过程尚待研究；铁倾向于与tau共定位或在其附近聚集，内皮损伤时血红蛋白释放并分解为血红素与氧化还原活性铁，造成氧化应激并加速血管损伤，tau、血管病变与铁的确切相互作用虽未知，但血管病变可能是4R-tau蛋白病发生的重要因素。本研究为首次揭示4R-tau蛋白病中不同血管类型相关血管病变与促炎激活，所选病例均经神经病理确诊且具代表性，采用多重免疫荧光揭示血管与星形胶质细胞及小胶质细胞促炎激活的空间关系；局限在于薄切片难以呈现较大血管网络全貌、未行细胞因子释放与转录组分析、样本量较小可能限制结论的外推性，需更大独立队列验证。

**研究结论翻译**：血管周围炎症性改变是PSP与CBD的共同特征，尤以CBD为著。CBD的全血管受累与PSP以小静脉为主的炎症表型，与这些4R-tau蛋白病受累脑区及临床表现相对应。研究结果提示血管病变是这些神经退行性疾病病理生理的核心；未来需进一步阐明炎症、血管系统与tau蛋白病之间的交互作用，以更全面理解疾病机制。