Cell Rep Med | 周钢桥/卢一鸣团队绘制放射性脑损伤时空细胞图谱，揭示血-脑脊液屏障关键作用|免疫|凋亡|卢一鸣|周钢桥|炎症|细胞|脑室|脑损伤

放射治疗是脑部原发性和转移性肿瘤的重要治疗手段，但放疗引发的放射性脑损伤（RIBI），尤其是学习、记忆等迟发性认知功能下降，严重影响患者的长期生存质量。早期辐射损伤如何演变为长期持续存在的慢性神经炎症，最终诱发迟发性认知障碍？厘清这一病理链条中的关键细胞群体及其时空动态，是研发有效防治手段的重要前提。既往研究多聚焦于血脑屏障（BBB）损伤与脑实质炎症反应的关系，而由脉络丛上皮细胞构成的血-脑脊液屏障（BCSFB）在放射性脑损伤中的作用，一直缺乏系统研究。

近日，军事科学院军事医学研究院周钢桥/卢一鸣团队在Cell Reports Medicine在线发表题为Aspatiotemporal atlas of radiation-induced brain injury reveals dysfunction of the blood-CSFbarrier的研究论文。团队构建放射性脑损伤小鼠模型，整合单细胞和空间转录组测序技术，发现血-脑脊液屏障在照射后的早期迟发期即出现异常，鉴定出放射敏感性较高的Tmsb4x ⁺脉络丛上皮细胞亚群，并揭示巨噬细胞参与维持脑室周围干扰素反应的机制，为理解放疗后慢性神经炎症的病理机制提供了新视角。

从时空图谱定位早期血-脑脊液屏障损伤

研究团队采用单次30 Gy全脑γ射线照射小鼠模型，构建覆盖照射后急性期（6 小时、24 小时、1 周）、早期迟发期（1个月）和晚期（3个月、6个月）多个关键时间节点的研究体系，系统模拟放射性脑损伤的病程。通过整合81,280个高质量单细胞和38,567个空间转录组位点，研究不仅描绘了不同细胞群体的动态变化，还将这些变化定位至具体脑区，从而在时间与空间两个维度上追踪损伤的演变轨迹。图谱数据表明，照射后脑实质内巨噬细胞数量持续增加，脉络丛上皮细胞则呈减少趋势，且二者的空间关联主要集中于脑室周围区域，而非均匀分布于全脑。这一发现将研究焦点引向脉络丛及其构成的血-脑脊液屏障。

进一步的屏障通透性实验为上述观察提供了直接支持。照射后1个月，70 kDa荧光葡聚糖在脉络丛间质和脑脊液中的渗漏已显著增加，并持续至后续各时间点。值得注意的是，此时小鼠尚未表现出明显的认知行为异常，血脑脊液屏障功能破坏先于认知障碍出现，提示早期迟发期或是连接早期辐射损伤与晚期神经功能衰退的关键节点。

锁定放射敏感的Tmsb4x⁺上皮亚群

脉络丛上皮细胞是血脑脊液屏障的结构基础。对脉络丛上皮细胞进一步分群后，研究团队识别出一类Tmsb4x高表达的细胞亚群。与其他较成熟的上皮细胞亚群相比，该亚群在照射后减少更为显著，表现为凋亡相关转录反应增强、DNA损伤修复通路响应减弱。多色免疫荧光检测显示，这类细胞具有不同于邻近上皮细胞的结构特征，周边F-actin信号较低，β-catenin分布较为片段化，提示其特殊的细胞骨架与黏着连接状态可能与照射后的易损性有关。研究团队还在少量脉络丛临床样本中观察到该类细胞的相应表型，为其临床相关性提供了初步佐证。

为进一步检验Tmsb4x是否直接参与细胞对辐射的反应，研究团队在原代培养的小鼠和人脉络丛上皮细胞中开展了基因表达干预实验。敲低Tmsb4x后，细胞照射后的存活能力显著提高、凋亡明显减少，DNA损伤标志物也显著消退。DNA损伤修复实验进一步显示，上述变化与同源重组介导的DNA双链断裂修复效率相关。这些结果表明，Tmsb4x不仅是易损细胞亚群的识别标志，更是上皮细胞放射敏感性的功能调控因子。

巨噬细胞参与维持脑室周围的持续炎症反应

血脑脊液屏障受损后，局部免疫反应缘何持续？研究发现，一类以Ifitm3等干扰素应答基因为特征的干扰素反应小胶质细胞（IRM）在急性反应后的早期迟发期再次富集，并与脑室周围的持续炎症反应密切相关。空间转录组分析显示，晚期神经元应激和凋亡相关转录程序再度增强，与局部髓系细胞活化的时空变化相呼应。进一步整合单细胞与空间转录组数据的动态空间互作分析发现，来自脑脊液的边界相关巨噬细胞与上述小胶质细胞在照射后空间关联增强，组织成像同样显示巨噬细胞周围存在活跃的干扰素相关信号，提示这些细胞可能共同维持脑室周围的炎症微环境。

研究团队进而开展了氯膦酸盐脂质体巨噬细胞清除实验。与对照脂质体相比，氯膦酸盐脂质体处理使边界相关巨噬细胞数量减少，同时小鼠脑室周围干扰素β水平下降、IRM数量减少。这一结果支持巨噬细胞参与维持局部干扰素反应及小胶质细胞异常活化，为时空图谱所揭示的细胞学关联提供了初步的干预实验证据。