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据部分统计数据，卒中是全球范围内第二大致死病因，一类重症卒中的诱因即为脑动脉瘤。一项新研究的数据表明，大脑中特定细胞可导致动脉瘤壁弱化并破裂，这一发现既解释了为何部分动脉瘤会发生破裂而另一些则不会，也为卒中的潜在预测与预防新策略开辟了路径。所有研究成果已发表于《自然-神经科学》（Nature Neuroscience），论文题为《人脑动脉瘤的脑血管脆弱性与纤维化》。
脑动脉瘤是指脑部血管出现的膨出性病变，可在人体内潜伏数年，一旦破裂便会引发重症卒中，致死率极高。美国每50人中约有1人患有脑动脉瘤，但目前预测哪些动脉瘤风险最高仍极具挑战。动脉瘤可通过外科手术或其他微创术式进行干预，但治疗决策需依据动脉瘤的大小、位置以及患者个体化风险因素制定。针对本次研究，论文通讯作者、神经外科助理教授Ethan Winkler（医学博士、哲学博士）表示：“我们在破解动脉瘤形成机制的谜题上取得了重大进展，识别出了参与病变过程的细胞类群，并明确了它们在疾病不同阶段的作用。”
为得到上述结论，Winkler团队分析了来自人脑动脉瘤组织与健康脑动脉的超过10万个单细胞，从中识别出19种转录组水平存在显著差异的细胞类型，明确了每种细胞的活跃基因，还绘制了血管壁内的细胞空间分布图谱。
研究人员在论文中写道：“我们构建的人脑动脉瘤图谱以及细胞分辨率的空间转录组数据表明，病理性脑血管重构伴随结构性支撑的平滑肌细胞丢失、激活型血管周围成纤维细胞出现，后者会定植于血管壁并表达多个与动脉瘤风险相关的基因。”
具体而言，研究团队发现动脉瘤组织的血管管壁分层紊乱，大量负责调控血管壁舒张与收缩的平滑肌细胞消失，取而代之的是可形成瘢痕的成纤维细胞，研究团队将其命名为“激活型成纤维细胞”。这类细胞会使动脉壁硬化，降低血流通过时的管壁舒缩能力，同时还会表达与动脉瘤遗传风险相关的基因。研究人员还识别出一类在成纤维细胞附近动脉壁内富集的巨噬细胞，数据显示这类特化巨噬细胞会表达一种通常与骨组织相关的基因。
进一步实验证实这两类细胞之间存在反馈环路：激活型成纤维细胞释放信号，诱导巨噬细胞产生可降解血管结构支撑组分的酶类。研究人员通过阻断传递至巨噬细胞的信号验证了该机制，观察到信号阻断后巨噬细胞产生这类破坏性酶的概率显著降低。
血管壁平滑肌细胞丢失、随后瘢痕组织积累与免疫细胞激活的过程，解释了为何通常被认为低风险的小型动脉瘤仍可能发生破裂，这与Winkler本人的临床经验相符。他提到，自己职业生涯早期接诊的动脉瘤破裂病例中，超过半数的动脉瘤体积低于7毫米的常规手术干预阈值。
本研究让科研人员与临床工作者向阐明动脉瘤形成机制、实现更早干预以预防动脉瘤破裂的目标更近了一步。正如研究人员在论文中所述：“本研究提供的分子蓝图极大拓展了我们对脑动脉瘤的机制认知，筛选出了具有转化潜力的新细胞类群与通路，可用于后续治疗方案的开发。”相关治疗策略可包括阻断成纤维细胞释放的信号，或是抑制针对这类信号的免疫应答。
专业注释
- 空间转录组：可在组织原位检测细胞基因表达的高通量测序技术
- 病理性血管重构：病理刺激下血管壁发生的结构与功能适应性改变