《Frontiers in Cellular Neuroscience》于2023年9月14日发表了一篇题为“Brain pericyte biology: from physiopathological mechanisms to potential therapeutic applications in ischemic stroke”的综述文章。该文由Jiaqi Fu、Huazheng Liang、Ping Yuan、Zhenyu Wei和Ping Zhong等人共同撰写，其中Jiaqi Fu和Huazheng Liang为共同第一作者，通讯作者为Ping Zhong，其所属单位包括上海理工大学健康科学与工程学院、上海市杨浦区市东医院神经内科、蒙纳士苏州研究院以及同济大学医学院附属上海市肺科医院心肺循环科。文章系统梳理了脑周细胞（pericyte）的生物学特性及其在缺血性脑卒中（ischemic stroke）中的病理生理机制与潜在治疗应用，为微血管疾病特别是缺血性脑卒中的未来研究提供了方向与理论基础。

文章首先回顾了周细胞的发现与命名历史。1871年Eberth首次描述了周细胞的存在，但通常认为该细胞由法国科学家Charles-Marie Benjamin Rouget于1873年发现，后由德国科学家Karl Wilhelm Zimmermann命名为“Rouget cells”并引入“pericyte”一词。周细胞主要分布于毛细血管及微血管周围，覆盖约90%的毛细血管表面积，可快速响应神经元刺激。不同器官甚至同一器官内的周细胞在形态、可塑性和功能上存在异质性。例如中枢神经系统（CNS）中的周细胞根据形态和区域分布可分为鞘状、网状和细链状三种亚型；基于分子特征还可分为富集小分子跨膜转运蛋白的T型周细胞和富集细胞外基质组织成分的M型周细胞。周细胞密度在不同个体及同一体内不同区域也存在差异，如CNS中PDGFRβ+/−和F7小鼠的内皮细胞与周细胞比值为1:1，而12月龄小鼠室下区为1:2.8，皮层为1:3.7。周细胞缺失可致血管不稳定及破裂，如视网膜微血管周细胞密度低于正常值50%时必然发生增殖性视网膜病变。

关于周细胞的识别标志物，由于单一标志物无法特异且全面地标记全部周细胞群体，目前常用组合策略。常见标志物包括PDGFRβ、NG2、CD146、CD13、α-SMA、desmin、nestin、RGS5、SUR2、Kir6.1、MCAM（CD146）、endosialin（CD248）、DLK1、TBX18、PDGFRα、GLAST、MYH11、leptin receptor、transgelin、calponin1、vitronectin、IFITM1、GLI1、XlacZ4等。其中PDGFRβ在正常条件下仅表达于周细胞，损伤后可在神经前体细胞、胶质细胞和成纤维细胞中表达；NG2在新生血管壁细胞中持续表达；CD146在小鼠脑中最初表达于未覆盖周细胞的未成熟毛细血管内皮细胞，随着周细胞覆盖率增加而仅表达于周细胞。荧光Nissl染料NeuroTrace 500/525最近被发现可特异性标记脑周细胞，实现活体高分辨率成像。然而，由于所有现有标志物在发育状态、病理反应和体外培养条件下均可能上调或下调，因此最可靠的鉴定依赖良好的组织形态保存及两种或以上标志物的联合应用。

文章核心内容围绕周细胞的三大功能特性展开：干细胞特性、收缩特性和旁分泌特性。在干细胞特性方面，周细胞可分化为脂肪细胞、软骨、骨和肌肉。小鼠骨骼肌中1型周细胞（nestin-GFP−/NG2-DsRed+）表达脂肪祖细胞标志物PDGFRα，不形成肌肉但促进脂肪沉积；2型周细胞（nestin-GFP+/NG2-DsRed+）在损伤后促进新生肌肉形成。脊髓损伤后PDGFRβ+周细胞从血管壁脱离并转化为成纤维细胞形成瘢痕。周细胞还可分化为平滑肌细胞，该过程受Notch 3和TGF-β受体调控。在bFGF作用下，成年CNS毛细血管nestin+NG2+周细胞可分化为神经元和胶质细胞。脑卒中后周细胞还可转化为具有巨噬细胞功能的小胶质细胞。这些特性使周细胞成为神经组织修复和再生医学的优秀候选细胞。

在收缩特性方面，周细胞通过肌动蛋白丝构成的独特细胞骨架变形并向细胞外基质传递机械力以改变血管直径。影响周细胞收缩的因素包括钙离子、活性氧、β-肾上腺素能激动剂或拮抗剂、血栓素A2、内皮素-1等。脑周细胞表达多种收缩蛋白（F-actin、α-SMA、vimentin、desmin、myosin、nestin）及细胞骨架蛋白（NG2、PDGFRβ、CD13、RGS5、CD146）。钙离子的节律性释放-补充循环与血管节律性收缩密切相关。缺血/缺氧初期引起周细胞松弛以扩张血管恢复脑血流，但持续缺血后因能量供应减少周细胞收缩并可能在收缩状态下死亡，导致毛细血管持续收缩。糖原分解加速导致葡萄糖-1-磷酸和葡萄糖-6-磷酸蓄积，引发线粒体功能障碍和细胞内钙升高，造成持续性微血管收缩。ATP增加也可引起脑毛细血管周细胞胞质钙升高导致收缩，但该收缩可逆。K(ATP)通道编码基因KCNJ8和ABCC9的功能突变与CNS疾病相关。腺苷通过A2A受体和Gαs/cAMP/PKA通路激活K(ATP)通道引起周细胞松弛。伊曲康唑通过抑制SUR2/Epac1复合物形成促进K(ATP)通道开放，减少钙内流，抑制周细胞收缩。活性氧对周细胞收缩的影响尚存争议。内皮素-1通过A型受体引起周细胞收缩，而C型利钠肽（CNP）通过GC-B/cGMP信号通路抑制内皮素诱导的收缩。PDGFβ和硝普钠则引起周细胞松弛。α-SMA和F-actin均参与周细胞收缩，RNA干扰阻断α-SMA表达或联合抑制Smad2/3和mTOR可阻止收缩。GPR39缺失加剧局灶性脑缺血后毛细血管血流障碍。瘦素受体激活可诱导周细胞持续钙升高导致收缩。SARS-CoV-2刺突蛋白暴露使人脑周细胞ACE2表达增加，伴随α-SMA、fibronectin、I型胶原和Notch3等收缩及肌成纤维蛋白表达增强，引起周细胞表型改变和收缩形态。光遗传学刺激脑毛细血管周细胞可使管腔直径减少约8%，该效应被Rho激酶抑制剂fasudil抑制。

在旁分泌特性方面，脑周细胞与神经血管单元（neurovascular unit, NVU）细胞积极通讯，参与血管生成与成熟、维持血脑屏障（blood-brain barrier, BBB）通透性、调节毛细血管血流及神经炎症。血管发育与成熟分为四个阶段：细胞增殖与迁移（周细胞和内皮细胞分泌基质金属蛋白酶MMPs降解基底膜）、血管出芽（周细胞表达VEGF促进内皮细胞迁移）、血管稳定（通过PDGF-BB/PDGFR-β信号招募周细胞）和血管成熟（通过TGFβ和Ang1实现）。血脑屏障维持依赖PDGF-BB/PDGFRβ、TGF-β/TGFβR2、Notch、VEGF-A/VEGFR2、Ang/Tie2、MFSD2A和ephrin/Eph等通路，其中Ang/Tie2和MFSD2A在调节血管通透性中至关重要。星形胶质细胞释放的前列腺素E2通过主动松弛周细胞引起毛细血管扩张，但此过程需要一氧化氮抑制20-HETE的合成。周细胞具有免疫功能，能感知全身炎症并分泌趋化因子改变脑功能并激活局部小胶质细胞。PDGFRβ信号通过转录调控内皮细胞中MCP-1、NO、IL-1、IL-6、IL-12和TNF-α等趋化因子表达介导血脑屏障促炎反应。周细胞表达ICAM-1，通过与白细胞表面整合素相互作用引导白细胞经周细胞间“门”进入组织。LPS可诱导小鼠脑微血管周细胞释放NO、IL-12、IL-13、IL-9、IL-10、G-CSF、GM-CSF、eotaxin、CCL-3和CCL-4等细胞因子。周细胞还表达大量巨噬细胞标志物并具有吞噬功能，参与清除阿尔茨海默病中的β-淀粉样蛋白毒素。

文章进一步聚焦于脑周细胞在缺血性脑卒中的表现与功能。脑卒中为全球第二大死亡和致残原因，2016年全球有1370万新发卒中病例，其中约87%为缺血性卒中。缺血性卒中患者中不到5%在时间窗内接受静脉溶栓治疗。血脑屏障的改变是缺血性卒中的关键病理生理特征。周细胞通过两条平行通路介导脑微血管损伤：一是脑微循环减少导致慢性灌注不足和缺氧，二是血脑屏障破坏引发继发性神经退行性改变。在缺血初期，周细胞胞质中的MMPs迅速活化导致血脑屏障局部蛋白水解和毛细血管床大量渗漏。缺氧2小时内约三分之一的周细胞开始迁移。低氧诱导周细胞VEGF mRNA和蛋白升高，促进内皮细胞增殖和出芽，并通过增加N-cadherin表达促进周细胞对内皮细胞的覆盖，进而促进新生血管形成和成熟，增加梗死区毛细血管密度和血流，减少梗死体积。PDGF-BB通过激活Akt磷酸化显著增加周细胞中NGF和NT-3表达，诱导细胞生长和抗凋亡反应。bFGF显著上调周细胞PDGFRβ表达并促进其增殖和迁移。然而，在疾病初期和血流恢复后，周细胞可能因氧浓度变化或rtPA等外部刺激而持续收缩，加重损伤或血脑屏障破坏。外源性tPA严重损伤周细胞，导致星形胶质细胞脱离和GDNF分泌减少。即使上游血流恢复，微血管灌注仍长时间减少，即“无复流”（no reflow）现象，这归因于周细胞持续收缩及随后的僵硬死亡。卒中后周细胞胞质钙浓度小幅升高激活钙激活氯通道TMEM16A，引起氯离子外流和细胞膜去极化，开放电压门控钙通道，导致细胞内钙大幅升高和周细胞收缩。缺血/再灌注产生的ROS激活特定第二信使通路，导致周细胞凋亡和肌球蛋白向细胞骨架转位。3-氨基苯甲酰胺和去铁胺可抑制周细胞肌球蛋白转位、收缩和细胞死亡。在疾病后期，周细胞可通过其干细胞活性分化为小胶质细胞等神经细胞参与神经血管单元修复，并通过旁分泌特性增强与内皮细胞的通讯，促进血管生成。

文章还讨论了周细胞在神经胶质疾病中的作用。胶质母细胞瘤（GBM）中，肿瘤性胶质瘤干细胞被SDF-1/CXCR4轴的内皮细胞招募并在TGFβ诱导下转化为周细胞，支持血管功能和肿瘤生长。周细胞对肿瘤血管的覆盖率与GBM患者化疗后生存率呈负相关。周细胞分泌的CCL5激活GBM细胞上的CCR5，使替莫唑胺（TMZ）处理后DNA依赖性蛋白激酶催化亚基（DNA-PKcs）介导的DNA损伤修复得以进行，从而诱导TMZ耐药。靶向CCL5-CCR5信号可能是改善GBM化疗疗效的有效策略。此外，纤维化瘢痕组织限制成年哺乳动物中枢神经系统再生，在大多数纤维化组织中，瘢痕形成成纤维细胞的主要来源是A型周细胞，因此靶向A型周细胞可作为改善中枢神经系统损伤后恢复的治疗策略。

最后，文章指出周细胞在神经系统疾病中具有关键作用，有望成为脑卒中、胶质母细胞瘤、创伤性脑损伤、偏头痛、癫痫、脊髓损伤、糖尿病、亨廷顿病、阿尔茨海默病、多发性硬化、胶质瘤放射性坏死和肌萎缩侧索硬化等多种疾病的治疗靶点。对神经血管单元各组分功能特性及其相互作用的深入理解对缺血性脑卒中的治疗至关重要。目前大多数研究集中于内皮细胞、星形胶质细胞和小胶质细胞，周细胞功能机制仍需进一步探索。开发能够恢复周细胞功能和微血管通畅性的药物可能提高血管再灌注和神经保护治疗的成功率。该综述为未来微血管疾病特别是缺血性脑卒中的治疗研究提供了系统的理论依据和方向指引。