大血管闭塞性卒中患者脑循环中超急性白细胞介素-1β(Interleukin-1β, IL-1β)产生及中性粒细胞胞外诱捕网(Neutrophil Extracellular Traps, NETs)形成

《Annals of Neurology》：Hyperacute Interleukin-1β Production and Neutrophil Extracellular Trap Formation in the Cerebral Circulation of Stroke Patients with Large Vessel Occlusion

　　

目的：脑梗死仍是致残的主要病因，超急性免疫反应的作用日益受到关注。本研究旨在探讨大血管闭塞(Large Vessel Occlusion, LVO)所致缺血性卒中超急性期受影响脑组织的局部炎症反应。方法：为阐明髓系免疫细胞在卒中诱导炎症中的作用，研究人员对接受机械再通术的54例患者中直接从闭塞大脑中动脉(Middle Cerebral Artery, MCA)获取的缺血血中先天免疫通路进行了无监督多组学分析，并以配对的非缺血动脉血作为内对照。结果：卒中触发了缺血性脑血管床内经典单核细胞(classical monocytes)和中性粒细胞的局部超急性活化，其中白细胞介素(Interleukin, IL)-1β是炎症的关键介质。闭塞MCA内发病4.5小时内即出现血浆腺苷三磷酸(Adenosine Triphosphate, ATP)水平升高及血管内单核细胞炎性体(NLRP3 inflammasome)启动，伴随IL-1β产生。IL-1β释放与中性粒细胞趋化因子[C-X-C基序趋化因子配体1(C-X-C Motif Chemokine Ligand 1, CXCL1)、IL-8]增加相吻合。局部活化的中性粒细胞在缺血脑血管内形成中性粒细胞胞外诱捕网(Neutrophil Extracellular Traps, NETs)，这是血栓炎症(thromboinflammation)的标志。尸检分析显示NET沉积于缺血脑实质内。解释：上述发现表明大血管闭塞性缺血性卒中时脑循环中存在IL-1β表达增加及NET形成增强，提示这些机制可能参与早期卒中病理生理过程，并可作为免疫调节策略的潜在靶点。(Ann Neurol 2026)

论文解读：大血管闭塞性卒中超急性期脑循环IL-1β产生与NETs形成的临床证据

研究背景与立题依据

急性缺血性卒中是全球致死致残的首要原因，尽管机械取栓(Mechanical Thrombectomy, MT)已成为大血管闭塞(Large Vessel Occlusion, LVO)的标准再灌注疗法，但即便成功再通，仍有>30%患者发展为大面积梗死核心并遗留严重残疾。过量炎症被认为是急性卒中继发性梗死进展的关键环节，其中由缺血细胞释放的危险信号(Danger-Associated Molecular Patterns, DAMPs)触发缺血后有害炎症，并由小胶质细胞及外周免疫细胞协同调控。前临床动物实验表明，单核/巨噬细胞产生的促炎细胞因子IL-1β(Interleukin-1β)通过招募活化中性粒细胞加剧脑缺血损伤，活化的中性粒细胞可通过形成中性粒细胞胞外诱捕网(Neutrophil Extracellular Traps, NETs；以瓜氨酸化组蛋白H3/Citrullinated Histone H3, CitH3为标志)引起微循坏障碍及血栓形成（即血栓炎症Thromboinflammation）。然而，既往人体研究多依赖外周静脉血，无法真实反映缺血脑组织局部的超急性免疫特征，实验动物模型结论向临床转化的有效性存疑。为此，研究人员提出LVO卒中中细胞死亡可诱导脑血管内固有免疫通路超急性过度激活的假说，并通过直接采集MT术中闭塞MCA远端的缺血血（配对同体颈动脉非缺血血作对照）进行多组学表征，以揭示人缺血性卒中超急性期局部血管内的免疫应答。

主要关键技术方法

研究人员前瞻性纳入德国汉堡-埃彭多夫大学医学中心2020–2024年行MT术的急性MCA-LVO缺血性卒中患者54例（发病24 h内），同时收集10例非卒中对照者颈动脉血。于血栓取出前经微导管采集闭塞MCA远端缺血血，撤回时采集同侧颈内动脉非缺血动脉血，部分患者加采外周静脉血。应用单细胞RNA测序(scRNA-seq)分析免疫细胞转录谱；电化学发光法检测血浆细胞因子（IL-1β、IL-1RA、CXCL1、IL-8等）；流式细胞术检测单核细胞胞内IL-1β及凋亡相关斑点样蛋白含CARD(Apoptosis-associated Speck-like protein containing a CARD, ASC)斑点形成以评估炎性体启动；液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)定量血浆ATP；酶联免疫吸附试验(ELISA)测定CitH3评估NETs；体外NETosis诱导实验以健康人中性粒细胞加患者血浆孵育，并用IL-1受体拮抗剂(IL-1 Receptor Antagonist, IL-1RA/anakinra)中和验证；对3例死亡患者缺血脑组织行免疫荧光染色确认NET原位沉积；采用配对Wilcoxon检验及混合效应模型等进行统计学分析。

研究结果

Ischemia Induces Recruitment of Activated Proinflammatory Blood Monocytes（缺血诱导活化促炎血单核细胞招募）

研究人员对3例患者配对缺血血与非缺血动脉血PBMC进行scRNA-seq。结果显示缺血血中单核细胞比例升高，经典单核细胞(CD14⁺CD16^?classical monocytes)显著上调迁移相关分子(CX3CR1, CCR4, CCR5)、清道夫/黏附受体(CD163, LOX-1)及活化标志物(CD40, CD69, CD86)。经典及中间单核细胞中IL1B与IL8转录本显著上调，提示经典单核细胞是超急性期局部促炎反应的主要效应细胞。

IL-1β Is Upregulated in the Ischemic Blood Behind the Thrombus（血栓后方缺血血中IL-1β升高）

对29例患者配对血浆检测发现，闭塞MCA远端缺血血浆IL-1β中位数显著高于配对颈动脉血(2.92 [2.03–3.92] pg/ml vs 1.59 [0.99–2.84] pg/ml; p=0.0006)，此差异在发病<4.5 h亚组中已存在且不依赖于静脉溶栓。同期IL-1RA亦显著升高，而IL-1α、TNF-α、IL-4、IL-10无差异，支持超急性期缺血局部存在选择性炎性体激活及IL-1信号通路启动。

Inflammasome Activation in Monocytes Contributes to IL-1β Production（单核细胞炎性体激活促成IL-1β产生）

流式检测显示缺血血单核细胞胞内IL-1β阳性率高于配对动脉及静脉血(p=0.002, p=0.006)，且TNF-α等其余因子不变。经ATP再刺激后，缺血血单核细胞ASC斑点(ASC speck)形成比例更高(p<0.0001)，提示存在炎性体启动(priming)。LC-MS/MS证实缺血血浆ATP水平显著高于配对动脉血(3.68±2.39 μmol/l vs 1.59±1.45 μmol/l, p=0.002)及非卒中对照，符合DAMPs(ATP)提供NLRP3炎性体激活许可信号的微环境。

Neutrophil Activation in the Ischemic Blood Compartment（缺血血区室中的中性粒细胞活化）

缺血血浆中中性粒细胞趋化因子CXCL1与IL-8均显著高于配对动脉血(p<0.0001)，单核细胞经刺激后胞内IL-8阳性率亦升高。缺血血中中性粒细胞占白细胞比例增加(p=0.012)。NET标记物——胞外DNA及CitH3在缺血血浆中较配对动脉、静脉及非卒中对照均显著升高(p<0.0001、p=0.005、p=0.02)，且<4.5 h即出现。体外实验示缺血血浆可诱导健康人中性粒细胞NETosis，加入IL-1RA中和IL-1β后CitH3降低(p=0.004)，提示局部IL-1β参与驱动NET形成。

NET Formation in Human Ischemic Brain Tissue After Acute Stroke（急性卒中后人缺血脑组织中NET形成）

对3例MCAO死亡患者尸检脑组织的免疫荧光显示，缺血半球（特别是缺血半暗带）血管内可见CitH3、髓过氧化物酶(Myeloperoxidase, MPO)及中性粒细胞弹性蛋白酶(Neutrophil Elastase, NE)共定位的NET结构，对侧半球未见，证实人体内缺血性卒中早期即有NET沉积于脑内血管腔。

Association of Proinflammatory Plasma Markers with Infarct Size and Duration of Ischemia（促炎血浆标记物与梗死面积及缺血时间的关联）

广义线性模型分析显示，缺血血浆CitH3与梗死体积增大(ASPECTS降低)及缺血时间延长正相关(p<0.0001, p=0.022)；趋化因子CXCL1亦与梗死体积正相关(p=0.019)。IL-1β、IL-1RA及IL-8水平则与上述临床参数无显著线性关联。

讨论与结论（翻译浓缩）

本研究证明急性LVO后数小时内缺血半球血管内即激活高度保守的无菌免疫信号通路。闭塞MCA远端血中检测到IL-1β蛋白升高及单核细胞炎性体启动（伴细胞外ATP升高），表明局部存在完整的NLRP3炎性体激活及IL-1β释放。缺血区IL-1β与中性粒细胞趋化因子CXCL1/IL-8升高共同形成趋化梯度，促使中性粒细胞聚集并发生NETosis，后者在尸检脑组织中定位于缺血区脑血管内。体外中和IL-1β可减少NET形成，提示IL-1β驱动级联反应参与早期血栓炎症。血浆CitH3及CXCL1与梗死范围相关，而免疫标记物存在明显个体异质性，未来可能需基于生物标志物分型指导免疫治疗。尽管为观察性研究，该人体直接"液体活检"证据与临床前模型相符，支持以IL-1β相关血栓炎症通路为靶点的免疫调节策略（如IL-1RA、Toll样受体拮抗剂等）在LVO缺血性卒中中进一步探索。综上，大血管闭塞致缺血性卒中超急性期脑循环中即出现显著的IL-1β产生及NET形成，这些机制构成早期卒中病理生理的一部分，是潜在的免疫干预靶点。

（发表于 Annals of Neurology, 2026）