骨髓是人类大部分骨骼中的海绵组织，它能产生红细胞和免疫细胞，帮助抵抗感染、治愈创伤。根据8月27日在线发表于《Nature Neuroscience》杂志上的一项新研究，研究人员发现颅骨骨髓至大脑内壁存在一条微小通道，可能为免疫细胞对中风和其他脑部疾病造成的损伤做出反应提供了快速直接的途径。
“我们一直认为四肢的免疫细胞需要通过血液进入受损的脑组织，而该项研究表明免疫细胞可能并不会如此，而是抄了近路迅速到达炎症区域。”NIH神经疾病和中风研究所（NINDS）项目主任Francesca Bosetti博士说道，“炎症在许多脑部疾病中都扮演着重要角色，这一新发现的通道可能在许多情况下都很重要，这为发现新的研究途径开辟了道路。”
哈佛医学院及麻省总医院教授Matthias Nahrendorf博士及其同事使用了先进的工具和小鼠细胞特异性染料，以区分到达受损脑组织的免疫细胞是来自颅骨骨髓还是胫骨，在这项研究中，研究人员选取了中性粒细胞作为观察对象，中性粒细胞是一种特殊类型的、最先到达损伤部位的免疫细胞之一。
结果显示，在小鼠中风期间，颅骨比胫骨更容易向受损组织提供中性粒细胞，而在距离这两者皆较远的心脏处，疾病发作后，颅骨和胫骨向心脏提供了相似数量的中性粒细胞，Nahrendorf博士的研究小组还观察到，中风6小时后，颅骨骨髓中的中性粒细胞要少于胫骨骨髓中的中性粒细胞，这表明颅骨骨髓向损伤部位释放了更多的细胞。
颅骨中新发现的通道可以为免疫细胞进入受损组织提供捷径
Credit: Nahrendorf Lab
这些研究结果表明，全身的骨髓并不是统一地为受伤或感染的组织提供免疫细胞，并且研究暗示受损的大脑和颅骨骨髓之间可能进行了某种方式的“交流”，致使邻近的白细胞直接反应。
研究小组发现，炎症期间骨髓活动的差异可能是由基质细胞衍生因子-1 (SDF-1)引起的，SDF-1是一种在骨髓中保存免疫细胞的分子。当SDF-1水平降低时，中性粒细胞从骨髓中被释放出来。研究人员观察到，在中风6小时后，SDF-1的水平下降，但仅限于在颅骨骨髓中而非胫骨。因此，SDF-1水平的下降可能是对局部组织损伤后的一种反应和警报，并仅激活与炎症部位最接近的骨髓。
接下来，研究小组想要知道中性粒细胞是如何到达受伤组织的。“我们开始非常仔细地检查头骨，从各个角度去观察，试图弄清楚中性粒细胞是如何进入大脑的。” Nahrendorf博士说道，“出乎意料的是，我们发现了一些微小的通道，它们直接连接着骨髓和大脑的外层。”
借助先进的成像技术，研究人员观察到了中性粒细胞在通道中的运动，血液通常是从颅骨内部的通道流向骨髓，但中风后，中性粒细胞会向相反的方向移动，进入受损组织。
Nahrendorf博士的团队检测了整个颅骨和胫骨的通道，由外科手术获得的人类颅骨样本的详细成像显示了这些通道的存在。与在小鼠中发现的那些相比，人类颅骨中的通道直径要大五倍，并且在人类和小鼠的颅骨中，在骨的内层和外层都发现了通道。
下一步，研究人员计划确定出通过这些通道的其他类型的细胞，以及这些结构在人类健康和疾病中所扮演的角色。