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血管性癡呆（VaD）是第二大常見的癡呆病因，主要是一種白質缺血性疾病，目前尚無直接有效的治療方法。病灶區域內的細胞間相互作用決定了疾病的進展或修復過程。

基于此，2025年7月1日，美國加州大學神經病學系S. Thomas Carmichael研究團隊在Cell雜志發表了“Deconstructing the intercellular interactome in vascular dementia with focal ischemia for therapeutic applications”揭示了解構血管性癡呆伴局灶性缺血中的細胞間相互作用組用于治療應用。

為了闡明關鍵的細胞間信號通路，作者采用了一種具有局灶性缺血的VaD小鼠模型，該模型再現了人類VaD復雜的病理生理特征并結合了轉錄組和功能分析方法。通過整合特定細胞類型的小鼠VaD轉錄組數據、人類VaD單核RNA測序數據以及自建的配體-受體數據庫識別出在兩個物種中保守的異常調控的細胞間信號通路。作者發現兩種細胞間信號系統Serpine2-Lrp1和CD39-A3AR在VaD中受到破壞。Serpine2表達減少可增強少突膠質前體細胞（OPC）的分化，促進修復；而一種目前正處于銀屑病臨床試驗中的A3AR特異性激動劑，在VaD模型中能夠恢復組織完整性和行為功能。本研究揭示了細胞間信號傳導的潛在靶點，為開發針對VaD的創新療法奠定了基礎。

圖一 一種模擬人類VaD的小鼠模型

類似于免疫缺陷小鼠模型，作者通過顱內注射血管收縮劑L-NIO（二鹽酸鹽）在C57小鼠大腦白質中誘導出多個梗死灶。該模型采用單側病灶設計，對比受損半球與未受損半球的軸突/髓鞘損傷情況并評估受影響前肢的運動功能障礙。這種病變在MRI上表現為白質高信號，與常見于血管性癡呆相關的白質損傷部位一致。這種缺血性病變破壞了血腦屏障，引發小膠質細胞激活、毛細血管擴張、周細胞/成纖維細胞反應、少突膠質前體細胞增殖以及星形膠質細胞變化。血管性癡呆的病理特征包括軸突損傷（NF160）、髓鞘丟失（MBP）以及GFAP陽性星形膠質細胞的激活，缺血后一個月的病灶體積約為0.09mm3。血管性癡呆患者常表現出顯著的認知功能障礙。為了測試該模型中的認知缺陷，作者采用了為期兩天的新物體識別實驗。結果顯示，在VaD誘導一個月后，小鼠出現了明顯的記憶障礙，且其認知功能與白質病變體積呈負相關。為了進一步探索該模型是否表現出老年人群中常見的關聯記憶（即記憶連接）障礙，進行了情境恐懼條件反射實驗用于評估個體在相隔五小時的情境記憶之間建立聯系或整合的能力。在VaD小鼠群體中，觀察到該項任務能力的顯著下降。從本質上講，VaD是一種“斷連”性疾病，主要損害皮層下白質中的軸突通路。在人類VaD中，腦室周圍白質高信號反映了扣帶回和胼胝體的結構損傷而這些區域負責將前額葉皮層與包括海馬在內的多個腦區連接起來。作者分別將AAV1-CAG-Flex-EGFP和retroAAV-PKG-Cre注射至背內側前額葉皮層和海馬區域，前額葉神經元同時被Cre和GFP標記表明逆行示蹤成功。缺血性病變導致白質和海馬區域的軸突投射體積減少，提示可能影響與記憶相關的神經環路的完整性。為進一步評估前額葉和海馬的神經元活動，在完成記憶提取任務（情境恐懼條件反射）后，作者檢測了c-Fos（早期即刻基因）的表達水平。結果顯示，由于前額葉-海馬環路受損，VaD小鼠的前額葉前扣帶皮層和海馬CA2/3區域的神經元活動顯著下降。

圖二 持續性的記憶與運動功能障礙，以及VaD小鼠模型的進行性特征

C57小鼠的VaD模型在新物體識別測試中表現出至少持續兩個月的記憶障礙。此外，運動功能異常也常見于VaD患者。在此前使用免疫缺陷小鼠的研究中存在網格行走測試中的運動功能障礙，這種障礙在C57小鼠中也在VaD誘導后的第7天、第30天和第60天被重復觀察到并呈現出逐漸加重的趨勢。由于白質脫髓鞘是VaD中常見的病理特征，而在多發性硬化中，脫髓鞘的白質病變會導致覆蓋皮層中表達Cux2的神經元選擇性丟失。因此，作者進一步評估了VaD中轉錄因子和皮層層標志物的表達情況。在病灶鄰近的第六層皮層中，轉錄因子Satb2的表達顯著減少，而深層標志物Ctip2并未受到影響。同樣，轉錄因子Cux1在第六層中也明顯減少。而在并不直接位于VaD病灶之上的第五層皮層中，無論是Ctip2還是Satb2的表達均未發生變化，Cux1和NeuN在第二至第四層的表達也未受影響。這些數據表明，VaD病灶會導致其相鄰腦區中轉錄因子的改變，而不影響神經元總數，這可能作為連接神經環路中疾病效應的一個標志。遠端第六層中的Satb2表達出現了進行性的時空下降，在距離病灶較近的區域（0–100微米和100–200微米），Satb2的表達在缺血后6小時即開始減少，并持續至少四周。而在更遠的區域（200–300微米和300–400微米），Satb2減少則從第7天開始，并在四周內持續惡化。這些數據表明，在該模型中病灶具有進行性發展特征，隨著時間推移神經元轉錄因子的表達會進一步減少。腦室擴大（腦室擴張）和白質病變均可獨立預測認知功能下降。腦室擴張不僅是輕度認知障礙和阿爾茨海默病的重要生物標志物，也被認為是VaD的一個指標。此外，與年齡相關的白質體積減少也與認知功能下降密切相關。縱向分析顯示，在VaD小鼠模型中，腦室大小和白質體積都發生了進行性變化。同側腦室在缺血后6小時開始出現輕微但顯著的縮小可能是由于白質水腫所致，并持續至兩周。到四周時，腦室大小恢復至基線水平，隨后逐漸擴大。同時，同側胼胝體的體積和厚度在6小時至兩周期間增加，四周時恢復正常，之后又逐漸減少。這種動態進展更好地模擬了人類VaD的病程優于以往的動物模型。

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圖三 細胞間CD39-A3AR信號通路是促進VaD組織修復與行為功能恢復的潛在治療靶點

CD39是一種細胞外核苷酸酶在調節細胞外ATP平衡中起關鍵作用。它在癌癥免疫治療中具有潛力，抑制CD39可能阻止癌細胞與細胞外基質的黏附。神經元與小膠質細胞通過CD39-A1AR的相互作用參與對神經元活動的負反饋調節。細胞類型特異性RNA測序顯示，CD39及其受體A3AR（基因名Adora3）主要表達于小膠質細胞，并在VaD中顯著減少，而A1AR在VaD中無明顯變化，也不局限于特定細胞類型。CD39將ATP轉化為ADP和AMP，AMP再由CD73（Nt5e）轉化為腺苷，腺苷激活A3AR并最終被腺苷脫氨酶（Ada）降解。RNA-seq數據顯示Nt5e表達水平較低且在VaD中沒有明顯變化。這表明，細胞外ATP及其被CD39調控的過程可能是VaD的一個潛在治療靶點。研究進一步分析了CD39在小鼠和人類中的細胞定位及其蛋白水平隨年齡和疾病狀態的變化。免疫共染色結果顯示，CD39主要表達于小膠質細胞和內皮細胞。單獨老化不會降低CD39表達，但老化與VaD同時存在時會顯著降低其在兩類細胞中的表達。來自人類VaD的單核RNA測序數據顯示，白質病灶核心及鄰近區域的小膠質細胞和內皮細胞中CD39表達顯著下降。免疫組化進一步驗證了VaD大腦中CD39表達減少了約50.6%。相比之下，內皮細胞標志物Glut1僅減少20.3%，而小膠質細胞標志物Iba1無明顯變化。因此，人類VaD中CD39表達的減少主要反映其在內皮細胞和小膠質細胞中的表達受損。此外，CD39表達在人類VaD中與年齡呈負相關，說明老化和VaD協同降低了其表達。這些結果提示，CD39-A3AR是一種與VaD相關的內源性調控機制：內皮細胞和小膠質細胞通過CD39將ATP轉化為腺苷，進而通過A3AR調節小膠質細胞功能；而在VaD中，由于梗死和老化共同作用，CD39表達下降，導致病灶區及其周圍小膠質細胞信號受損，從而減緩組織和行為功能的恢復。為了進一步探索CD39-A3AR信號如何調控VaD恢復過程，研究人員采用病毒載體和轉基因方法特異性上調小膠質細胞中的CD39表達，并比較其對病灶大小的影響。結果顯示，CD39過表達可顯著縮小病灶體積，病變長度從800微米減少到450微米，提示其在VaD組織修復中有一定的神經保護和促進修復作用。研究人員在VaD誘導后急性或延遲給予A3AR特異性激動劑匹利地松，該藥物對A3AR的作用強度是A1AR和A2bAR的50倍，已在銀屑病的III期臨床試驗中顯示出良好的安全性。急性給藥顯著減少了血腦屏障滲漏并可能縮小病灶體積。在VaD誘導5天后給予匹利地松同樣顯著減少了病灶大小。新物體識別記憶測試顯示，匹利地松顯著減輕了VaD動物的記憶障礙，并恢復了前額葉和海馬中的c-Fos表達。VaD患者常伴隨步態和運動功能異常。使用網格行走任務評估肢體運動控制能力發現，延遲給予匹利地松顯著改善了運動功能障礙。

圖四 全文摘要圖

總結

通過對人類血管性癡呆患者與小鼠模型中保守的細胞間相互作用網絡進行系統分析，識別出 Serpine2-Lrp1 和 CD39-A3AR 兩個關鍵信號軸。這些通路在疾病進展中發揮調控作用，可能成為未來治療血管性癡呆的新靶點。

文章來源

https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.06.002