Nat Neurosci: 如何运用神经炎症期间的“双刃剑”—新生血管形成

2024年9月10日哥伦比亚大学欧文医学中心Dritan Agalliu在Nature neuroscience发表研究论文“VEGF-A-mediated venous endothelial cell proliferation results in neoangiogenesis during neuroinflammation”，提出VEGF-A介导的静脉内皮细胞增殖在神经炎症期间导致新生血管形成。

新形成的渗漏血管和血脑屏障（BBB）损伤在多发性硬化症（MS）和实验性自身免疫性脑脊髓炎（EAE）的脱髓鞘急性和慢性病变中都会出现。然而，导致这些渗漏新血管的内皮细胞亚型和信号通路尚不明确。通过单细胞转录组分析和体内验证研究，发现静脉内皮细胞表达新生血管生成的基因特征，并显示出增加的增殖能力，导致雌性成年小鼠急性和慢性EAE病变中的静脉扩张和更高的静脉覆盖率。这些变化与血管内皮生长因子A（VEGF-A）信号通路的上调相关。研究人员还在急性和慢性人类MS病变中发现了新生血管生成标记物的表达增加。使用VEGF-A阻断抗体治疗可以减少患有EAE的雌性成年小鼠的新生血管生成转录组特征和血管增殖，但并不能恢复BBB功能或改善EAE病理。这些数据表明，静脉内皮细胞在脱髓鞘神经炎症条件下的新生血管生成中具有重要作用。

1. 单细胞RNA测序分析了MOG35–55诱导的EAE小鼠的脊髓内皮细胞

为了确定哪些血管亚型和信号通路在EAE中驱动新生血管生成，作者在12周龄的TCF/LEF1::H2B::eGFP（Wnt报告基因）雌性小鼠中诱导了MOG35–55 EAE。并在急性高峰和早期慢性疾病阶段收集组织进行单细胞RNA测序，发现急性和慢性EAE小鼠的病程相似，发病或临床高峰评分没有差异。脊髓被分离成单细胞悬浮液，Wnt阳性（eGFP+）和Wnt阴性（eGFP−）的CD31+内皮细胞（ECs）被分选并汇集进行scRNA-seq。在scRNA-seq数据集中对eGFP mRNA表达的定量显示，Wnt/β-catenin信号在毛细血管ECs（cECs）中最高，在动脉ECs（aECs）和静脉ECs（vnECs）中适中，在静脉ECs（vECs）中低至缺失。结果表明神经炎症在aECs中诱导的转录组变化是短暂的。相比之下，从对照、急性和慢性EAE中分离的cECs、vnECs和vECs形成了不同的子簇，表明在神经炎症期间持续存在转录组变化。

2. 在EAE中，静脉内皮细胞的增殖增加导致静脉扩张和更高的静脉覆盖率

作者检测了在CFA、急性和慢性EAE小鼠的纵向脊髓切片中动脉、毛细血管和静脉的增殖标记物Ki67的表达。使用EphB4作为静脉和静脉管内皮细胞的标记物，用caveolin-1标记所有内皮细胞。无论是急性还是慢性EAE脊髓中的静脉内皮细胞（vECs）的增殖（Ki67+ ECs）都比CFA有显著增加。与CFA脊髓相比，急性和慢性EAE中的EphB4+ vECs的血管覆盖率和静脉直径也明显增加。Endomucin（Emcn）是一种在cECs和vECs中表达的整合膜糖蛋白，它在视网膜中调节VEGF-A依赖的血管生成。与EphB4类似，Emcn的转录本和蛋白在与CFA和慢性EAE脊髓相比，急性EAE脊髓中的vECs中也显著增加。因此，vECs的增殖增加导致了EAE中静脉的扩张。尽管GSEA分析显示慢性cECs中血管生成转录组特征上调，但在急性和慢性EAE脊髓中的αSMA+ CD31+ aECs和Mfsd2a+ cECs中没有检测到EC增殖。在对照或EAE脊髓的血管周围也没有检测到Ki67+周细胞。因此，血管生成是神经炎症中vECs所特有的。

3. r84治疗能够减少EAE中静脉内皮细胞的病理性新生血管生成，但并不能修复BBB的渗漏

接下来，作者进一步探究抗体r84治疗是否减少了EAE脊髓中的新生血管生成。在慢性EAE脊髓（28天免疫后）中比较了两种治疗下的vEC增殖和静脉覆盖率。与IgG治疗的EAE脊髓相比，r84治疗的EAE脊髓中vEC增殖（Ki67+ ECs）、EphB4+静脉覆盖率和静脉直径显著减少。同样，r84治疗后EAE小鼠的Emcn+ vECs的血管覆盖率也显著降低。通过使用r84抑制VEGF-A信号，减少了EAE中的新生血管生成。相比之下，慢性EAE脊髓中受损BBB的血清IgG和纤维蛋白原渗漏区域在两种治疗之间没有显著差异，表明r84给药并没有恢复BBB功能障碍。VEGF-A信号对于EAE中由静脉ECs和vnECs引起的新生血管生成至关重要。尽管VEGF-A阻断减少了新生血管生成的基因特征和组织病理特征，但它并没有修复BBB渗漏。

Summary

在神经炎症期间，由 VEGF-A 介导的静脉内皮细胞增殖导致新生血管形成。这一过程不仅有助于炎症介质的清除，也可能导致炎症的持续和扩散。通过进一步研究 VEGF-A 的作用机制，有望为开发新的抗炎治疗策略提供科学依据。

原文链接：

https://doi.org/10.1038/s41593-024-01746-9

参考文献

Shahriar S, Biswas S, Zhao K, Akcan U, Tuohy MC, Glendinning MD, Kurt A, Wayne CR, Prochilo G, Price MZ, Stuhlmann H, Brekken RA, Menon V, Agalliu D. VEGF-A-mediated venous endothelial cell proliferation results in neoangiogenesis during neuroinflammation. Nat Neurosci. 2024 Sep 10. doi: 10.1038/s41593-024-01746-9. Epub ahead of print. PMID: 39256571.

编译作者：六月（brainnews创作团队）

校审：Simon（brainnews编辑部）