红景天苷通过Notch1/Hes5轴重塑脑缺血后天然免疫-血管网络机制的单细胞解析

《Frontiers in Immunology》：Salidroside targets the Notch1/Hes5 axis to reconstruct the molecular innate immune–vascular network and correlates with repair after ischemic stroke

本文通过单细胞测序技术，系统解析了缺血性脑卒中（IS）后神经免疫微环境中关键细胞亚群的动态变化，发现Notch1+Hes5+星形胶质细胞（ASC）亚群在修复过程中的核心作用。研究结合网络药理学与动物实验验证，首次揭示红景天苷（SAL）可通过调控Notch1/Hes5信号轴，逆转促炎性ASC/小胶质细胞（MG）扩增，重建细胞间通讯网络，为中医药多靶点治疗IS提供单细胞水平证据。

单细胞图谱揭示脑缺血微环境重塑机制

通过整合GSE171169和GSE174574两个公共数据库的单细胞RNA测序（scRNA-seq）数据，研究团队成功构建了小鼠大脑中动脉闭塞（MCAO）模型的单细胞转录组图谱。经过严格的质控过滤和Harmony算法校正批次效应后，最终保留66,862个高质量细胞进行深度分析。UMAP聚类分析清晰识别出星形胶质细胞（ASC）、内皮细胞（ECs）、小胶质细胞（MG）、少突胶质细胞（OLG）、平滑肌细胞（SMC）等8种主要细胞类型。值得注意的是，缺血损伤后细胞组成发生显著改变：对照组中以ECs占比最高，而卒中组中MG成为优势群体，提示免疫细胞在缺血后微环境中的主导地位。

星形胶质细胞亚群呈现功能异质性图谱

对ASC群体的深入解析发现8个功能各异的亚群。其中Notch1⁺Hes5⁺ASC亚群表现出独特的转录特征：Notch1与Hes5基因表达呈显著正相关，且该亚群在伪时间分析中位于分化轨迹的起始端。功能富集分析显示其显著激活Notch信号通路，而血管生成相关基因集评分提示其可能参与修复过程。与之相反，SerpinA3N⁺ASC在卒中组中显著扩增，并富集于吞噬相关通路，表明其反应性状态特征。基因调控网络（GRN）分析进一步揭示Myc、Tef等转录因子可能调控ASC的异质性分化。

内皮细胞与免疫细胞的协同调控网络

在ECs群体中，Cxcl12⁺亚群在缺血后显著减少。该亚群高表达Ccl2、IL-6等炎症因子，并富集于细胞因子-细胞因子受体通路，提示其可能通过趋化因子介导免疫细胞招募。伪时间分析表明Cxcl12⁺ECs位于分化早期，其减少可能反映血管功能障碍。MG群体中，Gpr34⁺Ptgs1⁺亚群在对照组占主导但卒中后减少，而Sell⁺MG显著增加。细胞通讯分析发现Gpr34⁺Ptgs1⁺MG与ECs亚群存在密切互动，其溶酶体通路激活可能参与免疫调节。

红景天苷的多靶点调控机制验证

通过网络药理学分析，研究团队从红景天中筛选出关键活性成分红景天苷（SAL）。分子对接显示SAL与Notch1蛋白结合自由能为-3.73 kcal/mol，主要结合位点包括GLU-1720、ASP-1479等残基。动物实验证实，SAL治疗可显著改善MCAO模型鼠的脑组织病理损伤。免疫荧光结果显示，SAL能逆转缺血引起的Notch1/GFAP和Hes5/GFAP共表达降低，同时抑制SerpinA3N⁺ASC的异常激活，并部分恢复Cxcl12⁺ECs的表达水平。

细胞通讯网络的重构意义

CellChat分析揭示了缺血后细胞间通讯网络的显著改变。NOTCH信号通路中，Notch1⁺Hes5⁺ASC作为活跃的信号枢纽，与微环境细胞广泛互动。CXCL信号轴则主要由趋化因子介导的相互作用驱动。这些发现表明SAL可能通过调节NOTCH等关键通路，重塑缺血后细胞间通讯，从而促进微环境向修复方向转化。

讨论与展望

本研究首次在单细胞水平系统描绘了IS后神经免疫-血管网络的动态重塑，发现Notch1⁺Hes5⁺ASC亚群可能作为修复相关程序的关键调控者。SerpinA3N⁺ASC的扩增则反映了应激反应状态，其功能需结合具体微环境判断。SAL通过多靶点调控作用，部分逆转了缺血引起的细胞亚群失衡，为开发针对神经免疫-血管网络的卒中治疗策略提供了新思路。未来需通过基因操作等功能实验进一步验证特定亚群的因果作用，并推动相关发现向临床转化。