Cell Reports：张纪岩团队发现成年小鼠稳态脑膜中存在造血干细胞

军事医学研究院张纪岩团队发现，成年小鼠稳态脑膜具有造血干细胞，这些造血干细胞在小鼠出生后定植、呈现特异性转录谱，可以为中枢神经系统提供更适应局部微环境的白细胞。

北京时间2022年11月8日晚，Cell Reports在线发表了这一研究成果。助理研究员牛春晓和于吉军、博士生邹滔为该文共同第一作者，张纪岩研究员为通信作者。张纪岩研究员也是北京脑科学和类脑研究中心的双聘研究员。

脑膜是包裹着大脑和脊髓的三层结缔组织膜，由外到内依次是硬脑膜、蛛网膜和软脑膜。传统观念认为，由于血脑屏障的存在，中枢神经系统是免疫豁免的，一般情况下，外来有害物质、外周免疫细胞无法通过血脑屏障进入中枢神经系统，血脑屏障作为坚实的保护层为中枢神经系统提供了免疫豁免的环境。然而，越来越多证据表明，中枢神经系统并非是一片不会发生免疫反应的“净土”，在硬脑膜中定居着各类先天性免疫和适应性免疫细胞，这些细胞通常被认为来自于颅骨骨髓。

造血干细胞存在于哺乳动物的胎肝、脐带血以及骨髓中，被称为“龛（niche）”的造血微环境所包围，具有自我更新及多向分化的潜能。一般情况下，成年期骨髓是造血发生的主要场所，但在疾病或骨髓代偿功能不足等病理情况下，肝、脾、淋巴结等组织可恢复胚胎时期的造血功能，被称为髓外造血。最近，有报道表明肝、肺等组织器官存在定居的造血前体细胞，可原位分化产生特定的组织居留免疫细胞，但是多谱系的成年期稳态髓外造血一直未被发现。

硬脑膜造血示意图

在本研究中，作者根据文献报道中脑膜单细胞测序提供的线索，推测脑膜存在造血干细胞，是通用的酶解消化分离白细胞的方法导致这些细胞损伤，因而没有被检测到，于是自创了机械分离硬脑膜白细胞的方法。

首先进行单细胞转录组测序分析，发现成年小鼠的脑膜稳态环境中的确存在造血干细胞。造血干细胞具有组织特异性表达谱，相对于长骨骨髓造血干细胞，颅骨骨髓造血干细胞与脑膜造血干细胞更为相似。流式细胞术揭示脑膜造血干细胞在白细胞中所占的比例与长骨、颅骨骨髓相比没有统计学差异，但是短期造血干比例要高于长骨与颅骨骨髓，而且下游前体细胞的比例也有所不同，后者在体外集落形成实验中得到验证。同时，系列移植实验证明脑膜的造血干细胞拥有自我更新及多向分化的潜能。

此外，对新生鼠的研究显示脑膜中的造血干细胞约在出生后7到14天期间定植。连体小鼠实验说明脑膜造血干细胞在内稳态的情况下不需要血源补充，在放射损伤导致局部数量减少后血源补充才增加。

这项研究发现了成年小鼠稳态的脑膜中存在造血干细胞，充分说明了脑膜中存在“自给自足”的免疫细胞池，扩充了我们对于生理性髓外造血的认知，为脑膜免疫提供了新的理论基础。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1016/j.celrep.2022.111592