大腦常被稱為全身的指揮官。為了保護這個重要器官免受微生物感染或是其他有毒物質的傷害，豐富的血管在腦實質與血液中間形成了一道屏障。主要由血管細胞構成的血腦屏障，嚴格過濾從血液進入大腦的物質，從而保證大腦處於一個相對穩定安全的環境。

與此同時，駐守在腦組織中的小膠質細胞，作為先天免疫細胞，“監控”著腦實質的環境，識別併吞噬病原體等，構築起保護大腦的一道防線。

而在保護大腦的免疫防線中，還有一個重要的新成員最近才剛剛為人所知。在頂尖學術期刊《自然》近日發表的一篇研究論文中，來自日本九州大學和德國弗萊堡大學（University of Freiburg）的研究人員對遍布大腦的另一類先天免疫細胞展開研究，首次揭示了它們的形成過程，以及增強血腦屏障等重要功能。

研究人員指出，詳細分析這些特殊的免疫細胞有望闡明大腦發育的機制，以及各種腦疾病的發病機制和治療方向。

該研究關注的這類免疫細胞，和小膠質細胞一樣屬於巨噬細胞。但不同於小膠質細胞分佈於腦實質，這些巨噬細胞位於包裹大腦的腦膜、血管周圍等部位。

借助前沿的單細胞分析技術、細胞命運的追踪技術，以及構建的細胞特異性轉基因小鼠模型，研究人員在這項研究中對不同類型的大腦巨噬細胞及其祖細胞進行了標記，確認這些分佈在腦膜、血管等部位的特殊巨噬細胞與小膠質細胞在胚胎期有著共同的祖細胞。

▲顯微圖像顯示小鼠大腦中不同組織內的巨噬細胞（圖片來源：參考資料[2]；Credit：Medical Center—University of Freiburg / Dr。 Lukas Amann）

然而，儘管前體細胞早早地在大腦就位，但這些特殊巨噬細胞的成熟時間卻比預想得更晚。研究人員通過檢查單個細胞的基因活性，確認了它們的成熟程度。

“我們發現，這些免疫細胞在出生前不久從腦膜遷移到腦血管，並在那裡成熟。該過程大約在出生幾週後才能完成。”該研究的共同通訊作者Marco Prinz教授指出，“大腦在生命之初很脆弱，我想這就是一部分原因。”

進一步研究顯示，這些特殊的大腦巨噬細胞之所以要到出生以後才發育成熟，有賴於血管平滑肌細胞提供重要的信號。

“除了血腦屏障，我們研究的這些免疫細胞也控制著哪些東西可以從血液中到達腦細胞，它們會吞吃病原體並防止過度炎症，它們還參與癌症、阿爾茨海默病和多發性硬化症的發展。”Prinz教授補充道。

研究人員相信認為，隨著對這類大腦免疫細胞的認識逐漸加深，對於更好地了解這些疾病的發病機制也將有新的理解，並有機會在此基礎上開發針對細胞的新療法。

參考資料：

[1] Takahiro Masuda 等人，CNS 巨噬細胞亞群的規範發生在出生後定義的生態位中。（2022） Nature https://doi.org/10.1038/s41586-022-04596-2

[2] 關於大腦免疫系統起源的新發現。檢索於2022年4月24日來自https://medicalxpress.com/news/2022-04-discoveries-brain-immune.html