综述：脑壁内细胞：血管衰老与阿尔茨海默病之间缺失的细胞联系

《International Journal of Molecular Sciences》：Cerebral Intramural Cells: A Missing Cellular Link Between Vascular Aging and Alzheimer’s Disease

　　

摘要 淀粉样蛋白-β（Aβ）在脑血管壁病理性沉积形成脑淀粉样血管病（CAA），是阿尔茨海默病（AD）的一个关键特征，并与通过壁内动脉周围引流（IPAD）清除Aβ受损相关。脑平滑肌细胞（SMCs）的自发收缩被认为是驱动IPAD的动力，但血管衰老与Aβ积累之间的关系仍不清楚。研究人员提出一个统一框架，以脑壁内细胞（CICs）为核心，包括动脉SMCs、特化的周细胞亚型，作为血管功能障碍与神经退行性变之间的中介。研究人员整合了当前关于脑小血管病、血脑屏障（BBB）功能障碍、周细胞生物学、血管衰老、脑灌注和IPAD的研究证据。CICs调节血管运动、毛细血管血流、BBB完整性和IPAD。其功能障碍会损害灌注和蛋白清除，增加白质和海马体的易损性。这些血管改变与淀粉样蛋白和炎症过程相互作用，导致突触功能障碍、网络断开和神经退行性变。CICs代表潜在的治疗靶点。以CICs为中心的框架可能有助于解释AD和CAA中血管功能障碍、Aβ清除受损与神经退行性变之间的联系。

1. 1.
   引言
   阿尔茨海默病（AD）日益被认为是一种同时累及脑实质和脑血管的疾病，其中神经元蛋白病（Aβ和tau）与年龄依赖性的脑微循环衰竭、血脑屏障（BBB）完整性破坏以及脑内液体和溶质经血管周围清除相互交织。AD是最常见的痴呆病因，其特征是血管壁上Aβ沉积（脑淀粉样血管病，CAA）、神经毡内Aβ沉积（神经炎性斑块），以及神经元内过度磷酸化tau蛋白积聚（神经原纤维缠结，NFTs）。这些蛋白病很少孤立发生，而是在进行性微血管重塑的背景下展开，表现为脑微血管数量减少、内皮细胞变平、平滑肌细胞（SMCs）退化，共同损害脑血流量（CBF）和脑血管反应性。在AD早期，静息CBB降低，活动依赖性CBF反应迟钝，且脑血管疾病常先于认知障碍出现，表明其在疾病病理生理学中起主要而非次要作用。淀粉样前体蛋白（APP）是一种跨膜糖蛋白，经β-位点APP裂解酶1（BACE1）和γ-分泌酶裂解后产生Aβ肽。随后的膜内蛋白水解由γ-分泌酶介导，该多亚基酶复合物的催化亚基早老素1（PSEN1）和早老素2（PSEN2）形成γ-分泌酶复合物。这些蛋白质的突变可能影响生成的Aβ数量及其降解产物比例。此外，在患有唐氏综合征（DS，21三体）的人群中，携带三份APP拷贝，从20岁前即可出现Aβ42免疫反应性弥漫性沉积，约12岁起部分斑块内可检测到ApoE，30岁左右起N端修饰的Aβ物种在致密神经炎性斑块中积聚。本综述提出一个统一的工作假说：年龄和疾病驱动的脑壁内细胞（CICs）——动脉SMCs、特化的周细胞亚型、静脉壁细胞及其嵌入的基底膜——的功能障碍，作为一个细胞枢纽，将血管衰老与Aβ/tau积累、神经炎症和网络断开联系起来。研究人员将CICs作为一个整合概念，涵盖微血管区段的这三种细胞群，强调它们共有的“壁内”定位以及在血管运动、BBB维持和壁内动脉周围引流（IPAD）中的共同作用。该框架并非排除神经血管单元（NVU）的其他组分，而是突出壁内细胞的独特特征及其对脑血管疾病发病机制的贡献。通过聚焦CIC生物学，研究人员调和了三个主要观察结果：首先，血管功能障碍先于AD临床症状出现；其次，单独的淀粉样蛋白/tau往往不足以导致痴呆；第三，清除和BBB的失败与衰老及小血管病变一致。
2. 2.
   临床病理难题：血管化大脑中的斑块和缠结
   AD由神经元变性、细胞外Aβ沉积（斑块）和细胞内tau蛋白聚集定义。基因研究表明Aβ在AD中起核心作用，APP、PSEN1或PSEN2基因突变可导致常染色体显性AD。AD发病机制复杂，需要Aβ和tau病理共同表现。神经病理学家将脑内仅有Aβ斑块的存在称为“病理性衰老”，其常表现为弥漫性斑块且认知稳定；然而，Aβ在脑毛细血管和动脉壁沉积为CAA与认知下降直接相关。AD由Aβ斑块与tau蛋白的相互作用及局部胶质细胞产生的细胞反应共同定义，导致神经退行性变和认知缺陷。然而，Aβ斑块和磷酸化tau NFTs并非AD独有，在荷兰型遗传性脑淀粉样出血和散发性脑淀粉样血管病（SCAA）中，即使缺乏NFTs也可观察到显著的β-淀粉样变性。AD所致痴呆约占所有痴呆病例的60–90%，发病率在65岁后急剧上升。载脂蛋白E（APOE）基因型是散发性AD风险最强的常见遗传调节因子，APOEε4等位基因显著增加AD风险，而ε2等位基因具有保护作用。机制上，APOEε4通过多种Aβ依赖和独立途径发挥作用，包括脂质运输受损、神经炎症、葡萄糖代谢、BBB通透性和脑血管功能。最后一点与CIC框架直接相关：APOEε4选择性激活周细胞内的亲环蛋白A–MMP-9途径，加速壁细胞退化和紧密连接破坏。这些临床病理分离现象支持一种“允许性基质”观点：Aβ和tau在衰老的NVU中发挥作用，而NVU的韧性下降决定了病理是保持临床静默还是演变为进行性痴呆。研究人员提出，CICs提供了这种韧性的细胞基质，因为它们同时协调灌注输送、BBB完整性、基底膜组成和血管周围清除，每一项都可独立于Aβ沉积而失败，并独立影响突触功能和胶质细胞活化。

证据：脑壁内细胞状态而非Aβ负荷区分病理性衰老与阿尔茨海默病

Aβ负荷与认知状态之间的临床病理分离是晚年痴呆研究中最稳健的观察之一。约三分之一认知未受损的老年人具有达到AD神经病理标准的斑块负荷，且淀粉样蛋白PET阳性的认知正常个体可稳定多年。相反，相对低Aβ负荷的个体在伴随其他病理时也可发展为进行性痴呆。因此，任何以Aβ为中心的AD发病机制假说都必须确定共同决定临床表达的其他生物学要素。研究人员描述了四条独立的数据线，支持该共同决定因素在很大程度上是CICs的功能状态。首先，同时量化实质和血管Aβ的纵向临床病理队列表明，Aβ的位置——血管壁内（累及CICs）与神经毡内——将具有相似总Aβ负荷的个体分为不同的认知轨迹。在Rush Memory and Aging Project和Religious Orders Study中，中重度CAA与AD痴呆以及知觉速度和情景记忆下降独立相关，与斑块负荷、缠结负荷、梗死、微梗死和Lewy病理无关。这构成了现有最清晰的Aβ内比较：在匹配的斑块和缠结病理下，具有更多壁内Aβ（与SMCs和周细胞直接接触的Aβ）的亚组衰退更快。最近一项在4915例尸检中的扩展研究进一步表明，CAA与认知障碍的关联通过修饰NFTs对认知的负担和影响来实现，提示壁内疾病是传统AD级联反应的上游放大因子。荷兰型遗传性脑淀粉样出血的证据表明，严重血管Aβ但相对缺乏神经炎性斑块和缠结时也会发生痴呆，证明壁内Aβ对CICs的累及足以单独导致认知下降。其次，对活体个体的长期影像和脑脊液（CSF）研究表明，CIC损伤生物标志物可独立于tau和Aβ预测认知丧失。通过测量CSF sPDGFRβ（损伤毛细血管周细胞 shed 的标志物）结合动态对比增强MRI，显示海马毛细血管损伤和BBB破坏出现在认知功能障碍的最早阶段，独立于Aβ和tau生物标志物状态，表明周细胞损伤是认知下降的平行且早期的因素，而不仅是经典AD病理的下游后果。Wang等人通过追踪20–90岁认知未受损个体的CSF生物标志物轨迹量化了这种时间先后关系，发现sPDGFRβ从20岁起持续上升，而Aβ42直到约40岁才开始下降，这二十年的差距明确将周细胞损伤置于AD相关病理生理自然史中淀粉样沉积的上游。BioFINDER队列中1670名患者的蛋白质组学分析确定了小血管疾病表现共享的特征，其中细胞外基质失调和血管重塑标志物（包括ELN、POSTN、CCN2，最突出的是MMP12）升高；这些发现在两个独立数据集的CSF中复制，并且一个血浆亚组在预测英国生物银行参与者的未来脑血管事件方面优于已建立的临床风险评分。第三，APOE4分层研究将这一发现扩展到遗传风险。与APOE2或APOE3不同，APOE4刺激周细胞内CypA–MMP-9途径，加速壁细胞退化、紧密连接破坏和BBB破坏。该机制已在人类死后组织中得到证实，AD APOE4携带者中加速的周细胞退化与BBB破坏程度以及CypA和MMP-9在周细胞和内皮细胞中的积累相关，这些效应在APOE4携带者中大于APOE3携带者。迟发性AD的主要遗传风险因素因此通过壁内机制作用于CIC区室，提供了一条遗传风险可独立于经典淀粉样蛋白和tau病理将Aβ负荷与临床结果分离的途径。最近一项研究中，用APOE3/3人诱导多能干细胞来源的周细胞治疗APOE4/4小鼠，并评估了APOE3/3周细胞产生的凋亡囊泡（ApoVs）在体外对APOE4/4周细胞的治疗效果，结果表明APOE3/3周细胞或其囊泡可能代表至少携带一个APOE4等位基因的AD治疗策略。第四，AD的时间依赖性数据驱动分析将血管调节障碍置于最早可测量的异常之中。对来自ADNI的超过7700张脑图像和数十种CSF及血浆生物标志物的评估发现，脑血管调节障碍是早期病理事件，并在疾病各阶段持续比淀粉样蛋白、代谢或功能测量更显著。Mayo Clinic Study of Aging表明，在认知正常的老年人中，血管和淀粉样蛋白疾病是认知下降的统计独立预测因子，各自都有贡献。这些数据共同反对CIC异常仅是Aβ下游后果的观点，而支持CIC功能障碍与Aβ沉积同时发生或先于其出现，并修饰同等Aβ负荷是否导致痴呆的模型。综上所述，上述观察表明：(a) 在斑块和缠结病理匹配的个体中，壁内Aβ累及（CAA）更重者衰退更快；(b) 在Aβ/tau生物标志物匹配的个体中，CSF sPDGFRβ更高者衰退更快且显示更早的周细胞损伤；(c) APOE4通过选择性激活周细胞内CypA–MMP-9途径作用于CIC区室，加速BBB破坏，独立于经典淀粉样蛋白和tau病理；(d) 血管调节障碍是认知正常队列中认知轨迹的早期独立贡献因素。所有四条证据线导向同一结论：Aβ负荷的临床表达取决于脑脉管系统壁内区室的功能状态。

1. 3.
   脑壁内细胞：定义与生物学范畴
   3.1 定义
   脑CICs包括动脉SMCs、特化的周细胞亚型和静脉壁细胞，以及分布于动脉–毛细血管–静脉树中的基底膜。这些细胞位于内皮细胞的腔外侧面，通过产生一系列沿分支血管树的形态和转录模式来支持血管完整性和血流调节。SMC介导的快速反应与周细胞介导的较慢反应之间的区别主要来自啮齿类动物的在体双光子成像和光遗传学研究，尚未在人类组织中直接证明。NVU是一个功能构建，有意跨越实质–血管界面，整合神经元、星形胶质细胞、小胶质细胞、内皮细胞和壁细胞，以协调调节CBF和BBB稳态。CIC概念更狭窄且互补：它分离出那些解剖上嵌入血管壁及其基底膜内的细胞，这些细胞共享一个统一的机械特性，即产生、传递或调节驱动血管运动、神经血管耦合（NVC）以及IPAD的收缩和搏动活动。内皮细胞和星形胶质细胞虽然是NVU不可或缺的组成部分，但严格来说不是壁内的：内皮细胞构成腔面界面，而星形胶质细胞终足从实质侧接触腔外基底膜。将CIC框架限制于壁内细胞产生了NVU视角未突出的三个预测。第一，血管运动驱动的IPAD失败是一种主要的、壁内固有的清除缺陷，在机制上不同于类淋巴CSF流入缺陷（依赖星形胶质细胞终足的AQP4极化）和BBB转胞吞作用受损（内皮过程）。第二，年龄和淀粉样蛋白相关的功能障碍表现为沿动脉–毛细血管–静脉轴的梯度性、区域特异性表型，从软膜SMCs到包被周细胞再到毛细血管周细胞和静脉壁细胞，这种模式得到单细胞转录组分区研究的支持，但当NVU被视为单一功能单元时会被掩盖。第三，该框架确定了壁内过程——SMC收缩能力丧失、周细胞表型漂移和基底膜重塑——作为治疗靶点，这些靶点与当前NVU文献中占主导地位的内皮和星形胶质细胞靶点基本正交。CIC概念并非旨在取代既定术语（SMCs、周细胞、静脉壁细胞），而是提供一个组织框架，突出共享的壁内位置和一组共享的壁依赖功能。SMCs表达大量α-平滑肌肌动蛋白，环绕软膜动脉和穿通小动脉，可快速调节CBF和血管直径。包被周细胞同样表达α-平滑肌肌动蛋白并控制血管张力，包绕动脉–毛细血管过渡（ACT）区的动脉，但其收缩动力学慢于SMCs。

3.2 与阿尔茨海默病相关的共享功能

在脑区中，CICs贡献于四个在AD中反复涉及的相互依赖的过程：血管运动控制和血管运动、NVC和传导性血管反应、通过内皮交互作用诱导和维持BBB、以及通过调节基底膜结构和血管壁动力学实现IPAD。这种框架强调“低灌注”、“BBB破坏”和“清除失败”可以是源自血管壁的单一空间分布细胞失败模式的表现。脑微血管内皮功能障碍通过干扰CBF、灌注和BBB完整性导致神经系统疾病。跨血管区段的这些变化包括壁细胞群体的病理性重塑和退化。这种微血管病理日益被公认为痴呆的主要原因，特别是在AD中，功能障碍的壁细胞可能是疾病进程的主要因素。需要跨微血管区段（软膜动脉→穿通小动脉→ACT→毛细血管→小静脉）以CIC为中心的机制整合，以更好理解病理生理过程和靶向治疗，而不是将“BBB”、“低灌注”和“清除失败”视为独立现象。由于CICs具有区域特异性，AD相关表型可能出现在特定区域（例如控制上游阻力的ACT包被周细胞与塑造血流异质性的毛细血管周细胞）。

1. 4.
   血管对认知障碍和痴呆的贡献
   血管对认知障碍和痴呆的贡献（VCID）描述了血管性脑损伤引起的认知障碍谱系，从卒中后认知障碍到血管性痴呆以及混合AD–血管性痴呆。VCID和AD在机制上相互关联且频繁共存：在大多数尸检病例中，CAA与AD神经病理改变共同发生，两种病理似乎通过共同的Aβ清除受损而相互强化。CAA在AD中高度普遍，约79%的尸检确诊AD病例中存在CAA。VCID与脑小血管病（cSVD）密切相关，因为大多数无大血管卒中的纯血管性痴呆源于累积的cSVD相关脑损伤，占全球所有痴呆的20%以上。额叶深部白质中IV型胶原（COL4）阳性的周细胞在正常衰老以及不同痴呆（包括AD、混合AD血管性痴呆以及卒中后痴呆和血管性痴呆）中显著减少。

4.1 脑淀粉样血管病

CAA的神经病理定义是Aβ沉积在皮质和柔脑膜小动脉、小动脉和毛细血管壁内；静脉受累偶有报道但不是定义特征。与Aβ42为主的实质斑块不同，血管Aβ沉积富含Aβ40物种，其在IPAD途径内积聚，提示血管与实质淀粉样沉积机制不同。沉积始于外基底膜并进展至中膜，最终导致纤维素样坏死、SMC丢失、微动脉瘤形成和脑叶出血。识别出两种亚型：CAA-1型，Aβ延伸至皮质毛细血管，与APOEε4、毛细血管闭塞和CBF障碍强相关；CAA-2型，毛细血管不受累，与APOEε4无关。在CIC框架内，CAA代表了典型的壁内固有疾病：血管Aβ直接累及SMCs和毛细血管周细胞，损害其收缩功能，并产生自我强化的循环，其中进行性IPAD失败驱动进一步血管Aβ积累，加速CAA和AD病理。

4.2 脑小血管病

cSVD是影响脑小穿通动脉、小动脉、毛细血管和小静脉的异质性疾病总称。主要散发形式是与年龄和高血压相关的动脉硬化的小动脉病，特征为SMC退化、玻璃样增厚、脂透明变性和更严重的纤维素样坏死。主要遗传形式是伴皮质下梗死和白质脑病的常染色体显性遗传性脑动脉病（CADASIL），由NOTCH3突变引起，导致SMC表面细胞外积聚颗粒状嗜锇物质（GOM）和进行性SMC退化。STRIVE-2共识标准化了cSVD的影像生物标志物：白质高信号、近期小皮质下梗死、腔隙、脑微出血、扩大血管周围间隙和脑萎缩。CAA、散发动脉硬化和CADASIL中共享的壁细胞病理是CIC框架的主要动机之一：尽管病因不同，每种情况主要损害特定亚群壁内细胞，CIC概念旨在捕捉这种在血管壁上的汇聚。

1. 5.
   脑微血管的解剖组织及沿血管树的CIC亚型
   5.1 宏观到微观血管组织
   尽管区域差异仍知之甚少，脑微血管网络被安排成离散的解剖和功能区，在大脑皮层中表征最好。CBF由脑表面相互连接的二维软膜动脉和静脉网络供应和引流。这些软膜血管来源于大脑中动脉、前动脉和后动脉，通过柔脑膜侧支连接，允许动脉区间的血 redistribution。软膜小静脉将血液引流至主要静脉窦如上矢状窦。穿通小动脉和小静脉从软膜血管丛下行进入大脑皮层，向深层组织输送和引流血液。在ACT区（通常由前四个分支顺序描述），红细胞相对于小动脉减慢但仍快于毛细血管。毛细血管是营养物质和氧气交换的主要部位，具有最大的表面积。血液从毛细血管经升毛细血管后小静脉流向软膜静脉。

5.2 沿血管树的脑壁内细胞亚型

网状和细丝状周细胞是脑内包绕毛细血管的两种主要周细胞类型；网状周细胞更靠近ACT区。两种周细胞类型都具有独特的“原木上的凸起”形状，由球形胞体和细长突起组成，这些突起纵向沿毛细血管延伸，覆盖小鼠皮层约90%的毛细血管长度。周细胞嵌入毛细血管基底膜后与内皮细胞形成独特的钉槽连接。毛细血管周细胞表达低或检测不到的α-平滑肌肌动蛋白，表明收缩能力弱，不同于包被周细胞和SMCs。然而，它们可以对血管收缩刺激和壁内压变化做出反应，调节毛细血管直径和循环，并保留一些壁细胞固有的收缩机制。这些细胞被认为在CBF控制的较慢方面起主要作用，如血流动力学反应的延迟阶段和基底毛细血管张力。网状周细胞同样围绕毛细血管后小静脉，但其功能意义仍不清楚。静脉SMCs呈星状，α-平滑肌肌动蛋白表达降低，收缩力低，环绕升小静脉，与动脉SMC表型相反。最近的单细胞和空间转录组学研究强调了沿血管树的显著血管分区和内皮–壁细胞相互作用，为血管功能障碍是异质性和区域特异性的工作假说提供了有力支持。通过单细胞转录组学鉴定出阳离子转运ATP酶13A5（Atp13a5）作为脑周细胞谱系特异性标志物，开发了可诱导的Atp13a5-CreER敲入模型，其tdTomato报告基因表达可靠标记中枢神经系统（CNS）周细胞，而不累及外周器官。这一模型是研究健康和疾病中周细胞功能的宝贵工具。此外，先前已提出、数学建模和实验证明，脑血管SMCs（VSMCs）产生的力通过血管基底膜变形驱动IPAD。这些进展提供了通过结合Atp13a5-CreER模型选择性操纵周细胞与定量评估IPAD（例如通过可溶性荧光葡聚糖清除）直接测试CIC框架的机会。

1. 6.
   壁内细胞与血脑屏障
   BBB是一种高度特化的结构，由脑内皮细胞（BECs）构成，通过紧密连接蛋白如occludins、claudins和zonula occludens蛋白ZO-1、ZO-2和ZO-3连接。周细胞、星形胶质细胞终足和连续基底膜围绕BECs。周细胞和BECs共享基底膜，通过相互信号调节内皮发育和屏障张力，共同控制血管通透性。星形胶质细胞终足附着于腔外基底膜并有助于屏障维持，而小胶质细胞作为CNS实质的驻留免疫细胞，监视血管周围间隙并对损伤信号和神经炎症作出反应。BBB故障可由分子运输不良、异常血管生成、血管退化或脑低灌注引发，可能启动并维持神经炎症、突触功能障碍和进行性神经元损伤的破坏性循环。来自动物模型、死后组织、神经影像和CSF生物标志物研究的汇聚证据表明，BBB破坏是AD一致且早期的特征。海马BBB渗漏与疾病最早阶段的认知恶化相关，BBB失败允许免疫细胞和血清蛋白进入脑内，常在CAA病变附近。这一机制与周细胞损伤密切相关：周细胞丢失与claudin-5和其他紧密连接蛋白减少相关，促进Aβ积累和神经元损伤。实验性周细胞消融导致急性BBB破坏、CBF显著减少和快速神经元丢失，部分由周细胞衍生的多效营养因子pleiotrophin耗竭介导。因此，BBB解体由CIC功能障碍启动和放大。周细胞–内皮信号丢失破坏紧密连接结构并增加囊泡运输，同时血浆蛋白和炎症介质渗漏到血管周围间隙，产生进一步应激收缩细胞的恶劣生化环境。结果，BBB降解变成以壁为中心的向前馈机制，将血管衰老与进行性认知下降和海马易损性联系起来。
2. 7.
   壁内细胞对灌注的控制：神经血管耦合与毛细血管血流质量
   软脑膜动脉是血管阻力的主要来源。为了优化灌注，颅内血管在激活点扩张应伴随上游软脑膜动脉扩张。脑活动通过神经元、胶质细胞和血管细胞之间的协调相互作用调节CBF。神经元和胶质细胞启动血管舒张信号，但内皮细胞、周细胞和SMCs共同组织血管变化以增加CBF。高血压、AD和缺血性卒中等病理疾病改变神经血管耦合，导致CBF不再匹配组织代谢需求。活性氧对脑血管有负面影响，NADPH氧化酶是高血压和AD模型中脑血管自由基的重要贡献者。周细胞在控制毛细血管血流中的作用已被长期研究。在NVC期间毛细血管先于小动脉扩张，在缺血时收缩。先天性和成人发病的周细胞丢失均导致NVC受损和CBF降低。毛细血管周细胞积极控制基底毛细血管张力，其丢失导致局部扩张和血流增加，而其刺激引起缓慢毛细血管收缩和血流减少。AD患者和小鼠模型中已注意到毛细血管血流中断，周细胞丢失增加毛细血管血流异质性，降低氧提取效率。一氧化氮（NO）是脑血管调节的关键因素。NO由神经元和内皮NO合酶产生，自由扩散并作为体积递质，作用于扩散半径内的所有靶点，包括内皮细胞、周细胞和SMCs，提供了一种沿血管段同步收缩活动的机制。增加NO消耗的条件（氧化应激、NADPH氧化酶衍生的超氧化物、微出血后血红蛋白暴露）会缩短NO信号，即使在合酶活性保留时也会损害血管运动和传导性血管舒张。脑灌注减少可导致缺血病变加重痴呆。CBF不足可影响Aβ跨BBB的转运，阻碍Aβ清除并增加其积聚。此外，降低CBF可能阻碍脑蛋白的产生，这对认知功能至关重要。AD中微血管的改变可能导致导致痴呆的脑功能障碍。突发性周细胞丢失在cSVD中先于内皮激活，实验性周细胞耗竭诱导内皮炎症和干扰素相关反应，改变血管稳态，损害脑血流调节，并促进内皮表型转换。这些发现支持将壁细胞功能障碍视为更广泛的动态内皮–壁细胞相互作用框架内的假设，而非孤立过程。总之，证据表明AD中的灌注失败始于血流调节受损，而非静息CBF降低。CIC早期功能障碍伴内皮细胞功能障碍可破坏上游小动脉的传导性血管舒张，增加毛细血管通过时间变异性，在可测量血管丢失前降低氧提取效率。这些微血流动力学变化可通过通过时间成像检测，可能是与认知下降相关的CIC衰老最早可测量后果之一。
3. 8.
   白质易损性作为壁内功能障碍的读出
   AD的一个主要特征是白质损伤破坏脑网络连接，导致认知丧失。低毛细血管密度和远离动脉供应使白质特别易受低灌注影响，随着年龄增长，毛细血管丢失增加、促血管生成信号减少和退化的“线样血管”形成而恶化。衰老和AD中的小动脉迂曲和静脉胶原病进一步加剧白质病理，限制类淋巴CSF流出，促进BBB渗漏、水肿并恶化血流。因此，白质是一个低储备区室，其中适度的CIC功能障碍即可产生可测量的组织损伤。小动脉张力的进行性损害、毛细血管血流异质性增加和静脉流出受限共同促进慢性低灌注、水肿和血管周围清除受损。这种模式与白质高信号追踪cSVD影像负荷的观察一致，并在皮质神经退行性变可能仍细微的阶段促进认知下降。
4. 9.
   壁内细胞与淀粉样蛋白和tau生物学的界面
   淀粉样蛋白级联假说（ACH）提出Aβ斑块是AD发病机制的主要原因，基于遗传证据。散发性AD中Aβ产生过多和/或清除缺乏导致Aβ寡聚体进展性发展并沉积为Aβ斑块。Aβ寡聚体和斑块导致tau过度磷酸化，加速神经元和突触功能障碍。最近抗Aβ抗体临床试验的挫折使ACH的线性受到质疑。CAA是一种小血管病，由Aβ沉积在柔脑膜动脉和脑内毛细血管及小动脉壁内组成。CAA中Aβ的分布模式表明其代表间质液和Aβ的壁内动脉周围引流失败。数学和实验研究表明，IPAD的动力是CIC的自发收缩，即血管运动过程。在实验模型中，血管运动丧失先于CAA发展。一项系统综述和荟萃分析确定了CAA在人群中的患病率：在代表一般人群老年人中，41.5%存在轻度至重度CAA，23.0%为中度至重度；在AD个体中，相应数字为79.2%和47.5%。因此，散发性CAA在大多数AD脑中以某种程度存在，约一半为中度或重度，这确立了此处描述的CIC–CAA–AD联系适用于大多数而非少数AD病例。家族形式分布不同：在荷兰型遗传性脑淀粉样出血和相关影响Aβ中区的APP突变中，CAA基本普遍存在、严重且从成年早期就存在，而实质斑块和缠结病理可能相对稀疏。在APP/PS1和5xFAD等AD动物模型中，Aβ还促进毛细血管血流暂停和退化，恶化脑灌注。此外，在主要周细胞丢失前，Aβ可引起病理性周细胞收缩，降低毛细血管血流。在人类和动物模型中，CBF降低与认知下降和Aβ沉积增加强烈相关。这些发现表明周细胞功能障碍和丢失导致微循环受损、BBB破坏和AD认知缺陷，尽管周细胞丢失和CBF下降的确切时间框架尚不清楚。Aβ不仅可被视为实质应激源，还可视为血管活性剂和壁活性剂，扰乱CIC张力和微血管稳定性。早期寡聚Aβ可驱动周细胞介导的毛细血管收缩，促进毛细血管停滞和退化，从而恶化灌注和氧提取。这些变化预计会通过减慢跨BBB清除来增加Aβ滞留，强化壁内功能障碍和淀粉样蛋白积累之间的自我放大循环。虽然Aβ在脑实质细胞外空间积聚，但在AD中tau发生细胞内修饰，变为过度磷酸化的神经原纤维缠结形式，并随疾病严重程度进展扩散到脑不同区域。当原代人VSMCs用突变tauP301L处理时，VSMCs表现出细胞骨架形态的显著变化，以树突状样表型（板状伪足）形成和极化细胞骨架微丝（F-actin）丢失为特征，伴随tau增加。人VSMCs总裂解物的免疫印迹分析显示，功能障碍的VSMCs可产生高水平的总tau和磷酸化tau。在死后AD人脑中，中小动脉显示α-SMA免疫染色早期显著丢失，出现在Braak I期和II–III期，同时磷酸化配对螺旋丝tau在脑内血管血管周围间隙积聚。
5. 10.
   壁内细胞、基底膜与脑废物清除
   在AD中，Aβ和其他代谢物由于从脑实质清除受损而在脑实质积聚。提出了两条主要清除途径：IPAD，废物沿动脉基底膜逆血流方向清除；类淋巴系统，CSF通过星形胶质细胞Aquaporin-4通道进入并沿静脉血管周围间隙向脑表面引流。然而，这不能解释为什么CAA最常见于脑毛细血管和动脉壁，而很少在静脉壁观察到。CSF通过围绕小动脉的血管周围间隙进入脑内并与间质液混合。血管基底膜和血管周围间隙的改变（常见于衰老和AD）被认为阻碍脑清除，但具体解剖尚不清楚。因此，血管运动减少或SMC丢失可能促进血管Aβ积聚（如CAA所示），因为两种系统都依赖小动脉SMCs的搏动活动驱动CSF–间质液交换。此外，血管周围间隙扩大（发生于衰老和小血管病）破坏CSF–间质液动力学，进一步损害废物清除。Aβ通过BBB的P-糖蛋白（P-gp）外流经腔面部分和低密度脂蛋白受体相关蛋白1（LRP-1）介导的腔外面摄取清除。在AD模型中，内皮LRP-1丢失加速Aβ积累和认知下降。周细胞也通过LRP1–APOE机制清除Aβ。然而，Aβ水平升高或APOE4亚型阻碍周细胞功能，通过cyclophilin A–MMP9途径减缓VLDLR的Aβ转运并促进BBB损伤，所有这些都有助于周细胞丢失和AD进展。Aβ积聚、壁细胞丢失和NVU中基因表达改变与微血管功能障碍密切相关，日益被公认为认知障碍的因素。这些变化损害CBF、神经血管耦合、BBB完整性、废物清除和血管基底膜组成，加剧Aβ积累、神经退行性变和炎症。由于IPAD依赖小动脉搏动性和血管运动，CIC功能障碍直接限制沿此途径的Aβ清除。SMC丢失、周细胞表型漂移和年龄依赖的基底膜重塑变窄壁内引流路径，有利于Aβ在血管壁内滞留。血管周围间隙扩大（见于衰老和cSVD）进一步破坏CSF–间质液交换。这种组合有助于解释为什么CAA优先影响动脉壁，以及为什么即使Aβ产生稳定时也会积聚。
6. 11.
   神经炎症作为壁内病理的放大器
   在过去的十年中，神经炎症已成为AD病理生理学中不可或缺的组成部分，而不仅仅是附带现象。多条证据表明，Aβ沉积和NFT伴随CNS内先天免疫信号的持续激活，补体激活和小胶质细胞突触修剪可先于可测量的实质蛋白病，并导致早期突触功能障碍。小胶质细胞代谢重编程为糖酵解进一步在已确定的疾病中维持和放大这种炎症状态。在CIC框架内，关键点是这种炎症活动集中在何处以及作用于什么。越来越多的工作将最强烈和持续的炎症信号置于血管周围界面——正是SMCs、周细胞和静脉壁细胞占据的解剖区室。因此，AD中的神经炎症不仅是实质现象，而且在很大程度上是壁内和血管周围事件，CICs既是靶点也是贡献者。这种血管周围炎症集中在SCAA中，其中细胞外Aβ（主要是Aβ1-40）积聚在柔脑膜和皮质血管壁内。CAA与AD之间的显著临床和病理重叠，以及两种疾病对血管周围Aβ引流受损的共同依赖，强化了CIC退化和神经炎症在机制上不可分割而非平行过程的结论。在细胞水平，神经炎症与壁内病理的整合在解剖上是明确的：血管Aβ沉积始终伴有血管周围小胶质细胞激活和反应性星形胶质细胞增生，空间上集中在淀粉样蛋白负载的血管周围，并以壁细胞层为中心。激活的血管周围胶质细胞将促炎细胞因子、基质金属蛋白酶以及活性氧和氮物种直接释放到血管周围间隙，在那里它们损害内皮NO信号，破坏PDGFRβ依赖的周细胞存活信号，并加速VSMC收缩去分化。这些介质还降解腔外内皮表面的LRP依赖转胞吞清除机制，血管Aβ阻塞动脉周围引流进而使局部细胞因子滞留和免疫激活持续。结果是自我强化的致病循环：CIC退化损害清除，滞留的Aβ放大血管周围炎症，炎症进一步加速CIC丢失——将神经炎症定位为预先存在的壁内应激的定量放大器，而非独立过程。血管周围和近血管小胶质细胞是地理上独立的亚群，与血管基底膜和周细胞突起有直接物理相互作用。响应血管Aβ，这些细胞参与TLR4信号传导和由mTOR–HIF-1α轴驱动的代谢重塑，从氧化磷酸化转向有氧糖酵解，形成促炎吞噬表型。传统的M1/M2二分法虽日益被认为是过度简化，但描绘了在此血管周围区具有明显意义的功能不对称。早期TREM2依赖反应促进小胶质细胞在血管壁聚集并浸没血管Aβ，部分维持壁稳定性。然而，TREM2缺失显著减少这种血管周围反应并加剧CAA相关血管疾病。NLRP3炎症小体慢性激活导致IL-1β释放、小胶质细胞Aβ清除受损和增加的神经炎症，导致血管和壁细胞损伤。由于血管周围小胶质细胞从收缩性壁区室仅几微米距离发出信号，其分泌组以近旁分泌浓度作用于SMC和周细胞，为CAA和AD中血管壁不成比例易损性提供了机制基础。星形胶质细胞通过解剖上互补的途径促进同一壁内轴。星形胶质细胞终足覆盖几乎整个脑血管树，形成胶质血管单元的最外层，与包裹SMCs和周细胞的实质基底膜紧密接触。AD中星形胶质细胞的反应性转化（以GFAP上调、突起肥大、STAT3激活和脂肪酸处理改变伴线粒体乙酰辅酶A积聚为标志）因此直接转化为终足–壁细胞界面处信号改变。反应性星形胶质细胞分泌细胞因子，失去极化AQP4在血管周围终足膜的表达，并通过MMP/TIMP释放重塑细胞外基质；这些变化都作用于壁细胞功能依赖的结构（基底膜、血管周围引流途径、胶质血管耦合装置）。特别是血管周围AQP4极化丧失损害类淋巴溶质交换，减慢间质Aβ清除，并与啮齿类模型和人类AD皮层中加速的血管和实质Aβ沉积相关，提供了直接的星形胶质细胞到壁细胞的机制联系。因此，星形胶质细胞反应性不是与壁内病理平行运行的实质事件——其本身就是壁细胞收缩性、屏障支持信号和收缩细胞嵌入的基底膜支架的调节剂。小胶质细胞–星形胶质细胞在血管周围生态位内的相互作用进一步放大壁内损伤。激活的小胶质细胞释放TNF、IL-1α和C1q，这些共同必要且足以将邻近星形胶质细胞转化为神经毒性A1样状态，在AD皮层中丰富。这种转化是双向的，部分通过细胞外囊泡（EV）运输进行：星形胶质细胞衍生的携带miR-873a-5p的EV抑制小胶质细胞NF-κB和ERK信号并促进抗炎表型，而携带miR-138的星形胶质细胞EV通过内体TLR7激活小胶质细胞。AD模型小鼠以及散发和家族性AD患者星形胶质细胞释放的EV直接损害NVU的神经胶质和血管组分，确立这种串扰在AD本身中起作用。由于它发生在容纳周细胞和SMCs的相同血管周围微环境中，胶质之间交换的细胞因子、miRNA和lncRNA同时沐浴收缩性壁区室。驱动实质突触失败的自我放大胶质环因此也驱动血管壁内的收缩功能障碍和基底膜重塑。因此，神经炎症既可置于CIC功能障碍的上游，也可置于其下游。早期CIC退化允许BBB渗漏，使血浆蛋白、纤维蛋白原和补体进入血管周围区室，在那里激活血管周围小胶质细胞并募集反应性星形胶质细胞。慢性低灌注和氧化应激——本身是CIC血管运动受损的后果——促进血管壁内蛋白酶激活和基质重塑，进一步损害存活壁细胞的收缩和屏障支持程序。在晚发型疾病中，这种耦合允许胶质激活从保护性反应转变为壁损伤、灌注不足和清除失败的自我维持放大器。
7. 12.
   壁内细胞的治疗靶向：当前策略与未来方向
   由于IPAD由小动脉SMCs的缓慢血管运动驱动，药物保护收缩功能是最直接的治疗。机制导向的候选药物包括电压依赖性钙信号调节剂——电压依赖性钙通道沿小动脉–毛细血管连续体依赖性递减，SMCs中完全依赖，而过渡区和小动脉远端周细胞部分或完全不依赖；以及作用于NO-cGMP途径以维持血管运动和传导性血管舒张的药物。第二个轴靶向周细胞–内皮信号和BBB维持。PDGF-B-PDGFRβ信号轴维持毛细血管周细胞，其破坏导致BBB破坏和神经血管功能障碍。该轴在人类AD皮层中下调，为稳定PDGFRβ信号或减少其蛋白酶体转换的策略提供了转化依据。周细胞内CypA–MMP-9途径是APOE4驱动BBB破坏的主要效应物：APOE4激活促炎CypA–NF-κB–MMP-9级联，降解紧密连接并加速周细胞丢失。该途径在AD APOE4 > APOE3携带者死后组织和CSF中上调，其活性与周细胞损伤标志物可溶性PDGFRβ相关，并独立于淀粉样蛋白和tau预测认知下降。第三个轴是恢复壁内清除。在Aβ和炎症应激下，泛素介导的P-gp降解提供了一个易处理的上游机制。P-糖蛋白介导的Aβ外排在正常衰老中减少，并在早期AD中进一步降低。正在研究的方法包括孕烷X受体激动剂（利福平，注意肝毒性）、黄嘌呤类P-gp调节剂，以及新兴的UPS稳定策略以限制氧化应激下的转运蛋白转换。LRP-1介导的外周Aβ螯合提供了互补途径。这些清除导向疗法作用于CIC系统的内皮和周细胞区室，因此补充而非取代血管运动保护方法。第二代抗淀粉样蛋白单克隆抗体正在成为轻度AD患者的可行治疗选择。虽然被动免疫疗法降低斑块Aβ，但仍有高风险的淀粉样蛋白相关成像异常（ARIA），约25%的治疗患者出现。死后人类研究将ARIA与接受治疗个体中CAA恶化相关，特别是那些至少携带一个APOE4等位基因的人。实质Aβ斑块的分解及其随后沿IPAD途径动员可能进一步增加Aβ血管负荷，加剧某些个体的CAA相关病理，同时也进一步恶化CIC的完整性。CIC治疗方法如碳酸酐酶抑制剂可能恢复衰老CICs的线粒体功能。当前指南根据APOE基因型和高基线微出血负荷对ARIA风险进行分层。在CIC框架内，这种分层最自然地解释为CIC易损性分层。CSF sPDGFRβ和海马BBB通透性的动态对比增强MRI，连同维拉帕米PET指数（BBB P-gp活性），提供了实用的生物标志物，用于识别具有高基线CIC损伤的患者，这些患者可能从CIC靶向治疗中获益最大，或在激进的抗淀粉样蛋白方案下面临更高的ARIA风险。生活方式干预（有氧运动、地中海和DASH饮食模式、中年血压控制）同时作用于CIC区室的多个组分，仍然是具有大规模痴呆风险降低证据的主要干预措施。从临床前策略（针对PDGFRβ信号和P-gp介导的清除）到临床应用的转化差距明显；两者均未进入人体测试。西洛他唑（一种磷酸二酯酶III抑制剂）恢复血管反应性和血流动力学储备，促进Aβ的IPAD，减少CIC的退行性改变，并防止Tg-SwDI CAA小鼠模型中认知表现下降。西洛他唑和单硝酸异山梨酯各自以及联合使用耐受性良好，除常规二级卒中预防外，似乎改善CIC功能、认知和神经影像次要结局。来自LACI-1试验的所有可用证据支持更广泛地测试西洛他唑和单硝酸异山梨酯以预防脑小血管病恶化，这是卒中、认知下降和痴呆的常见原因。LACI-2中的这种组合有望恢复失调CIC的功能。
8. 13.
   测试框架：预测、标准和生物标志物
   由于CIC概念是作为工作假说提出的，研究人员陈述了哪些证据会反驳它。表1给出了五个预测，以及支持每个预测的设计、会反驳它的观察结果，以及可用于前瞻性测试的现有人类生物标志物。P1和P3是决定性的，第一个用于时间排序，第二个用于超越淀粉样蛋白和tau的解释独立性。处于框架中心的变量血管运动仍缺乏经验证的人类测量标准，建立该标准是直接测试P1的先决条件。
9. 14.
   局限性、方法学约束和转化差距
   CIC框架是作为工作假说提出的，其证据基础具有应明确说明的约束。这些分为三类：研究壁内细胞可用方法的技术限制、提供大多数机制数据的啮齿类模型与人类疾病之间的物种差距，以及对年龄和性别作为壁内易损性修饰因子的不完全表征。

14.1 脑壁内细胞研究中的方法学局限性

在原位区分周细胞和SMC功能仍然困难：α-SMA表达沿小动脉–毛细血管轴呈连续变化而非分类标记，且在常规固定期间部分丢失，因此可能低估收缩能力。基于PDGFRβ、NG2和Myh11的驱动系各自标记额外群体，不一致的子类型命名法是结果冲突的公认来源。区分真实病理与成像伪影是另一个约束：海马DCE-MRI K-trans接近噪声底限且依赖于所选药代动力学模型，血管周围间隙量化随场强和序列变化，提议作为血管运动读数的低频血流动力学振荡受全身血压和呼吸变化混淆。这些措施没有跨站点的标准化方案，且CSF sPDGFRβ缺乏认证参考物质。

14.2 物种差异

小鼠Aβ与人类肽有三个残基差异，不会自发聚集，因此所有淀粉样蛋白模型都需要转基因过表达；大多数既不发展缠结也无实质性神经元丢失，且啮齿类寿命将数十年的血管衰老压缩到两到三年。IPAD路径长度和动脉搏动性相应不同，因此小鼠中测量的引流效率不能假定可扩展到人脑。常用的CAA模型如Tg-SwDI是毛细血管优势，而大多数散发性人类CAA是小动脉优势。最直接的是，人脑血管的单核轮廓分析显示许多壁细胞分区和亚型标记物在物种间不同，且相当大比例的AD风险基因在人类血管细胞中表达，但在小鼠小胶质细胞中占主导；因此，基于啮齿类的亚型分配应视为临时性的。相反，动脉周围引流对小动脉收缩活动的依赖性、周细胞损伤与BBB破坏的关联以及APOEε4–CypA–MMP-9机制均得到人类和动物数据的支持，因此核心命题即使亚型水平架构不同也可能转化。

14.3 年龄和性别

年龄相关的周细胞覆盖减少、基底膜增厚、毛细血管丢失和线样血管形成以及动脉硬化都减少了IPAD的驱动力，且这些变化沿血管树不均匀；静脉壁细胞在衰老中几乎未被研究。性别效应更未被表征。女性约占AD患病者的三分之二；APOEε4与AD的关联在约65至75岁女性中强于男性，且女性在可比淀粉样蛋白负荷下显示更大的内嗅tau。这些是否通过壁内区室介导尚不清楚：关于周细胞密度、sPDGFRβ轨迹、血管运动和IPAD效率的性别分层数据基本缺失，且此处回顾的大部分啮齿类工作仅使用雄性动物或未按性别报告。

1. 15.
   结论
   CIC框架支持一个统一的血管–实质疾病逻辑，其中年龄相关的血管壁退化作为允许性基质，使Aβ和tau具有临床后果。壁内功能障碍可从血管运动和传导性扩张的细微损害开始，产生微血流动力学低效和白质及海马等低储备区域的易损性。CIC驱动的BBB信号和基底膜稳态恶化可促进早期屏障渗漏并阻碍壁内和血管周围清除，有利于血管Aβ滞留和毒性代谢物进行性积聚。随着淀粉样蛋白增加，对周细胞张力和毛细血管稳定性的直接影响进一步放大灌注和清除缺陷。这些血管壁改变随后与胶质激活程序汇聚，驱动突触丢失、网络断开和神经退行性变，为为什么相似斑块负荷产生不同临床结果提供了机制解释。虽然关于性别和年龄对痴呆发病率影响的证据明确，但大多数研究集中于内皮细胞而非CIC。未来明显需要此类研究。除转录组学研究外，仍缺乏关于CIC病理生理学的定量数据，特别是转化研究相关数据。通过以CIC为中心的视角观察，血管衰老不再是AD的合并症，而是疾病表达和进展的细胞基础驱动因素。