综述：缺血性卒中后免疫细胞重编程：从损伤控制到功能恢复

《Genes & Diseases》：Immune cell reprogramming after ischemic stroke: From damage control to functional restoration

　　

缺血性卒中后免疫细胞重编程及其治疗潜力进行全面概述的研究。研究人员将免疫重编程定义为转录、代谢和表观遗传程序的协同重 wiring，从而重新定向跨疾病阶段以及沿中枢-外周免疫轴的免疫轨迹，而非仅作为可塑性或表型转换的一般性描述。卒中不仅是一种急性脑血管事件，更是一种跨越急性损伤、亚急性修复和慢性重塑的系统性疾病。小胶质细胞（microglia）、巨噬细胞（macrophages）、中性粒细胞（neutrophils）以及T、B淋巴细胞呈现动态、部分可逆的功能状态，在限制组织损伤、炎症消退、血管生成（angiogenesis）、突触重塑（synaptic remodeling）和 remyelination 等方面发挥情境依赖性作用。单细胞及空间分辨多组学（spatially resolved multi-omics）研究描绘了卒中后脑内多样化的免疫细胞群体，为超越传统M1/M2范式、绘制和治疗性引导免疫重编程轨迹提供了机制基础。由脾脏、肠道微生物群（gut microbiota）、骨髓和脑膜淋巴系统（meningeal lymphatic system）组成的中枢-外周免疫轴，通过神经免疫相互作用动态调节中枢炎症与修复。本综述强调靶向免疫细胞功能状态而非特定细胞类型的重要性，并提出阶段性干预策略。关键可行性限制包括：啮齿类模型与人类免疫结构之间的种属差异、不同卒中-subtypes 和合并症之间的显著异质性、修复性免疫状态实时无创监测工具的缺乏，以及免疫调节与卒中后感染易感性增加之间的安全性权衡。这些概念共同建立了基于卒中免疫重编程的阶段性、生物标志物引导 Dev 的精准神经免疫治疗的理论框架和转化路线图。

本综述围绕缺血性卒中后免疫细胞重编程这一核心框架展开，系统阐述了从急性损伤到慢性重塑全过程中免疫细胞的动态功能演变，以及中枢-外周免疫轴在其中的调控作用。

**从双相炎症到免疫重编程**

研究首先回顾了经典的"双相炎症"模型，该模型认为卒中后炎症分为早期的破坏性阶段和后期的修复性阶段。然而，近年单细胞RNA测序（scRNA-seq）和空间转录组学（spatial transcriptomics）研究揭示，免疫细胞的功能状态并非简单的M1/M2二元分化，而是呈现连续的功能谱系。疾病相关小胶质细胞（disease-associated microglia, DAM）和卒中相关髓系细胞（stroke-associated myeloid cells, SAMC）等新型细胞亚群被鉴定出来，同时表现出炎症性和修复性转录特征。研究以TREM2（triggering receptor expressed on myeloid cells 2）为例，通过Trem2敲除实验证实，脂质代谢和吞噬清除相关的小胶质细胞程序具有神经保护作用，而非单纯的关联性标志。基于这些证据，本综述提出"免疫重编程"的操作性定义：由转录调控网络、细胞代谢程序和表观遗传景观的协同重布线所驱动的、具有方向性和调控控制的多层状态转变，其核心特征包括轨迹方向性（trajectory）、调控子调控（regulons）以及可作为治疗靶点的"重置点"（reset points）。

**卒中各阶段免疫细胞的功能转变**

**急性期（0-72小时）：无菌性炎症与继发性损伤**

坏死神经元释放HMGB1（high-mobility group box 1）、ATP和线粒体DNA，激活TLR4/RAGE、P2X7和cGAS-STING信号通路，启动强烈的无菌性炎症级联反应。NLRP3（NOD-like receptor protein 3）炎症小体放大此反应，其选择性抑制剂MCC950可抑制IL-1β/IL-18成熟、减少小胶质细胞和中性粒细胞活化并限制梗死体积。小胶质细胞迅速激活，通过MerTK和CR3介导的吞噬程序清除受损神经元成分；CD47-SIRPα信号部分限制了对应激但可存活神经元的吞噬性死亡（phagoptosis）。中性粒细胞在实验模型中于6-12小时内被募集至缺血脑组织，人研究显示超急性期全身中性粒细胞 mobilization 与卒中严重程度和急性大血管闭塞相关。CCR2⁺Ly6C^hi单核细胞穿过血脑屏障，分化为产生IL-6和TNF-α的炎性巨噬细胞。CD4⁺ Th1/Th17、γδ T细胞和CD8⁺细胞毒性T细胞于24-48小时内浸润，释放IFN-γ或IL-17，驱动神经元凋亡。

研究特别强调了急性期小胶质细胞-神经元相互作用的语境依赖性：小胶质细胞突起动态接触突触结构，可通过trogocytosis（部分啃食神经元突起）到补体介导的突触消除等机制重塑神经元成分；同时，P2Y12依赖的小胶质细胞-神经元胞体连接可感知神经元代谢状态并发挥神经保护作用。这表明急性期胶质反应涵盖从突触重塑、代谢监测/支持到选择性清除受损神经元成分的连续谱系。

**亚急性期（3-7天）：免疫再平衡与修复启动**

随着坏死碎片清除和炎症信号减弱，免疫细胞向修复性表型转变。小胶质细胞下调iNOS（inducible nitric oxide synthase）和IL-1β，上调Arg1（Arginase 1）、IGF-1和CD206，并在IL-4、IL-10、TGF-β和IL-33影响下分泌BDNF（brain-derived neurotrophic factor）和GDF15（growth differentiation factor-15），增强突触可塑性并限制胶质瘢痕。浸润巨噬细胞从M1样状态向促消退（pro-resolving）状态转变，表达MSR1（macrophage scavenger receptor 1）和CD163，产生VEGF（vascular endothelial growth factor）和FGF2（fibroblast growth factor 2）促进血管生成，受PPARγ（peroxisome proliferator-activated receptor gamma）和MAFB调控。Treg（regulatory T cells）在梗死周围积聚，通过分泌IL-10、抑制星形胶质细胞增殖和释放骨桥蛋白（osteopontin）驱动少突胶质细胞前体细胞（oligodendrocyte progenitor cells）分化和remyelination。

**慢性期（7天至数周）：回路重建与免疫记忆**

存活神经元重建突触网络以实现功能代偿。修复导向的小胶质细胞继续释放IGF-1、GDNF（glial cell line-derived neurotrophic factor）、PDGF（platelet-derived growth factor）和轴突导向分子，促进树突棘形成和稳定新回路；但失调激活可导致慢性神经炎症、认知下降和情绪障碍。部分巨噬细胞凋亡或迁出，其余持续存在以重塑细胞外基质和稳定血管，但存在纤维化或慢性炎症风险。Treg有助于维持抗炎基调但过度可能削弱免疫监视；CD8⁺ T细胞可通过细胞毒性和IFN-γ抑制remyelination；B细胞呈现双重作用，调节性亚群通过IL-10和BDNF促进恢复，其他亚群则驱动自身抗体产生和认知损害。

**治疗意义**

基于阶段性免疫重编程的深入理解为精准干预提供了理性基础。急性期优先控制过度无菌性炎症和早期神经血管损伤，代表靶点包括NLRP3炎症小体和NETs（neutrophil extracellular traps），但需注意广谱白细胞阻断的教训：抗ICAM-1（intercellular adhesion molecule 1）治疗（Enlimomab）反而恶化预后并增加不良事件，α4-整合素阻断（natalizumab）在ACTION和ACTION II试验中未显示一致获益。亚急性期侧重促进修复性免疫程序，如Treg回路介导的白质修复和延迟Treg扩增策略。慢性期将免疫调节与康复和神经调控相结合以巩固神经可塑性和功能恢复，代表性进展为VNS（vagus nerve stimulation）配对康复在慢性卒中中的应用。

**中枢-外周免疫轴与卒中**

**脾脏：系统性免疫调控中枢**

卒中后交感神经系统迅速激活，儿茶酚胺 surge 导致脾脏收缩，引发三个关键事件：CCR2⁺Ly6C^hi经典单核细胞 mobilization 并浸润脑组织；脾脏T/B淋巴细胞凋亡；广泛适应性免疫抑制显著增加感染易感性。但脾脏在亚急性和慢性期也可作为修复性免疫细胞来源，脾切除虽减少急性梗死体积，但恢复期耗竭脾源性单核细胞会阻碍血管生成和神经修复。

**肠-脑轴：微生物群与黏膜免疫**

卒中后常见菌群失调，特征为微生物多样性降低、潜在致病菌（如肠杆菌科）相对丰度增加、产短链脂肪酸（short-chain fatty acids, SCFAs）的共生菌（如毛螺菌科、瘤胃菌科）减少。SCFA通过组蛋白去乙酰化酶抑制等表观遗传机制促进Treg分化和功能，同时抑制Th17细胞促炎活性。粪菌移植、特定益生菌补充或膳食纤维重塑肠道菌群可显著减少梗死体积、改善运动功能并重新平衡Treg/Th17轴。

**骨髓：应急造血**

卒中作为系统性应激事件，激活骨髓应急造血程序，导致粒-单核祖细胞增殖增加、造血分化向髓系偏移并释放大量不成熟、高炎性中性粒细胞和单核细胞。儿茶酚胺和IL-1β是驱动该过程的关键信号分子。短期应急造血为组织损伤提供先天免疫细胞；若持续则可能导致慢性低度全身炎症状态，与卒中后认知损害和不良预后密切相关。年龄相关骨髓微环境变化（如克隆性造血和造血干细胞功能减退）可进一步降低免疫细胞质量和反应性。

**自主神经系统：神经免疫桥梁**

交感神经过度激活导致淋巴器官收缩、增强骨髓造血并通过β2-肾上腺素受体直接抑制T细胞功能。相反，副交感神经系统通过α7nAChR（α7 nicotinic acetylcholine receptors）激活胆碱能抗炎通路，有效抑制促炎细胞因子释放。近期研究表明，炎症信号可被迷走神经感觉（传入）神经元编码并通过脑干回路双向调节外周细胞因子程序，且胆碱能抗炎通路组分可经α7nAChR非依赖性机制发挥作用。

**脑膜淋巴系统：抗原引流通路**

脑膜淋巴管作为中枢神经系统与外周淋巴结之间的直接液体引流通路，卒中后脑实质和脑脊液中的抗原可经此进入颈深淋巴结，诱导Treg介导的免疫耐受促进炎症消退，但也可能激活自身反应性淋巴细胞导致长期认知损害或癫痫。

**肺和肝脏：额外外周免疫枢纽**

肺含有大量边缘化中性粒细胞和单核细胞，卒中后迅速发生先天免疫重 wiring，影响卒中相关肺炎易感性和循环髓系细胞炎症表型。肝脏整合神经内分泌和炎症信号启动急性期和代谢反应，调节全身细胞因子基调及补体或凝血通路；早期肝源性急性期蛋白（如CRP和serum amyloid A）升高与急性缺血性卒中患者的不良结局和感染性并发症相关。

**外周-外周交互**

外周免疫器官并非独立运作，而是形成器官间网络。肠道菌群失调和循环脂多糖升高与全身炎症加剧和功能预后不良相关，可作为向其他免疫器官传播的上游驱动因素；肝脏作为代谢-免疫整合器重塑全身炎症基调并 priming 后期参与神经炎症和修复的髓系表型；肺不仅是感染并发症靶器官，也是先天免疫程序快速重塑的主要场所，可调节循环髓系功能从而影响全身炎症负荷。

**靶向免疫重编程：新治疗窗口**

**阶段性干预策略总结**

急性期快速控制过度炎症，推荐抑制小胶质细胞过度活化、阻断IL-1β和TNF-α信号、抑制NLRP3炎症小体、限制中性粒细胞浸润，但需注意过度抑制会损害早期碎片清除和感染防御。亚急性期促进修复性免疫表型，通过IL-4、IL-10、IL-33、低剂量IL-2、fingolimod和间充质干细胞外泌体等诱导小胶质细胞和巨噬细胞抗炎转变、增强Treg活性。慢性期利用IGF-1、BDNF、GDNF等营养因子、调节性外泌体和微生物组调节增强再生、减少慢性炎症。

**整合康复与神经刺激技术**

重复经颅磁刺激（repetitive transcranial magnetic stimulation）可降低IL-6和TNF-α水平、促进抗炎环境。VNS通过胆碱能抗炎通路（acetylcholine-dependent signaling via α7nAChR-linked mechanisms）抑制髓系细胞促炎细胞因子释放，配对康复改善慢性缺血性卒中上肢功能；经皮耳廓VNS在急性大血管闭塞患者中评估了炎症生物标志物终点。脑-免疫同步干预概念强调神经修复与免疫调节的协调推进，如IL-33联合任务导向康复可诱导使用依赖性突触可塑性并创造免疫支持环境。

**未来方向**

**靶向功能状态而非细胞类型**

传统免疫治疗聚焦于改变特定免疫细胞类型 abundance，忽视了动态微环境中免疫细胞的 plasticity 和功能多样性。新兴策略强调功能状态导向干预，识别和调控吞噬、抗原呈递、基质重塑和血管生成等关键功能状态。例如，选择性激活分泌IGF-1的修复性小胶质细胞亚群可促进神经可塑性同时保留免疫监视；具有特定修复性转录特征的巨噬细胞（而非仅M2标记阳性者）可能是PPARγ激动剂或代谢调节剂的更佳靶点。

**生物标志物驱动的个性化免疫治疗**

未来精准策略可能涉及：通过外周血免疫细胞转录组分析识别高/低炎症状态患者；利用血浆细胞因子谱确定最受扰乱的炎症通路；运用机器学习算法整合免疫学、影像学和临床数据预测个体对特定治疗的反应。

**挑战与未来展望**

**种属差异**

啮齿类与人类在免疫系统架构、细胞 composition、细胞因子表达和调控网络方面存在显著差异，限制临床转化。Enlimomab（抗ICAM-1）试验和natalizumab（抗α4整合素）ACTION试验的阴性结果警示，广泛抑制白细胞招募并非普适策略，需关注治疗窗口、患者异质性和安全性权衡（包括感染风险）。

**实时评估修复性免疫状态的工具缺乏**

传统指标如白细胞计数和CRP缺乏特异性，无法捕捉修复性免疫反应的时机。外周血转录组、多因子细胞因子检测和神经炎症PET提供更全面的免疫景观，但仍主要限于研究场景。

**不同卒中-subtypes 的免疫反应差异**

TOAST分类中，大动脉粥样硬化、心源性栓塞和小血管闭塞等-subtypes 在病变大小、解剖分布和血管病理方面差异显著，导致不同免疫反应。心源性栓塞常伴更大梗死和更强全身免疫抑制，小血管卒中则表现为低度局灶免疫激活。多数临床前研究依赖大脑中动脉闭塞（MCAO）模型，主要代表大血管卒中，拓宽实验模型并系统比较不同-subtypes 的免疫轨迹至关重要。

**多模态整合与人工智能预测模型**

对于功能预后，融合急性影像与基线临床变量的多模态深度学习模型预测90天mRS表现优于单模态模型。对于感染并发症，A2DS2、AIS-APS等床边评分提供早期风险分层；可解释机器学习模型用于急性缺血性卒中队列的个体化肺炎预测。未来"免疫重编程"试验应整合这些成熟层级并扩展免疫读数（如绝对淋巴细胞计数/中性粒细胞-淋巴细胞比值、单核细胞HLA-DR、选定细胞因子），以实现适应性入组、给药和安全监测。

**伦理挑战：平衡免疫调节与感染风险**

免疫调节试验应前瞻性分层感染风险，而非将感染视为未控制混杂因素。实用双层方法包括：临床风险评分（如A2DS2/AIS-APS/ISAN）预定义低-高风险层；生物标志物确认卒中诱导免疫抑制（如淋巴细胞减少、中性粒细胞-淋巴细胞比值升高、单核细胞HLA-DR降低）。免疫监测在机制性免疫调节试验中应为强制性措施。

综上，缺血性卒中后免疫重编程的转化需克服种属差异、患者异质性、实时监测工具缺乏和感染安全权衡等多重挑战，通过多模态整合、人工智能赋能和严格的伦理框架，实现从损伤控制到功能恢复的精准神经免疫治疗范式转变。