摘要：心脏骤停（Cardiac Arrest, CA）是一种高发且致命的急症，可导致全脑缺血和严重的神经功能障碍。尽管复苏手段不断进步，CA患者的出院生存率仅为3.1%至20.4%，骤停后脑损伤是其主要死亡原因之一。缺血缺氧性脑损伤通常经历缺血和再灌注两阶段。缺血导
心脏骤停（Cardiac Arrest, CA）是一种高发且致命的急症，可导致全脑缺血和严重的神经功能障碍。尽管复苏手段不断进步，CA患者的出院生存率仅为3.1%至20.4%，骤停后脑损伤是其主要死亡原因之一。缺血缺氧性脑损伤通常经历缺血和再灌注两阶段。缺血导致能量代谢紊乱和细胞毒性水肿，再灌注则触发氧化应激、血脑屏障（BBB）损伤及显著神经炎症。然而当前针对复苏后脑损伤的治疗效果有限，其主要原因在于脑损伤的细胞和分子机制尚不十分了解。既往有关骤停后脑损伤的研究多集中于神经元死亡，而对非神经元细胞的作用及细胞间通讯的研究不足。
中国山东大学齐鲁医院陈玉国、徐峰团队于《中国神经再生研究（英文）》(Neural Regeneration Research)2026年第2期利用单细胞RNA测序（scRNA-seq），通过猪心脏骤停-心肺复苏模型绘制了CA后海马的单细胞图谱，揭示了细胞亚群和通讯网络的变化，为开发靶向神经炎症的新疗法提供了科学依据。
首先，该研究发现心脏骤停后，海马区的细胞凋亡显著增加。通过TUNEL染色检测，发现ROSC6h组（复苏后6小时）和ROSC24h组（复苏后24小时）的TUNEL阳性细胞数量明显高于Sham组，且ROSC24h组相比ROSC6h组进一步增加。这些结果表明，心脏骤停会引发进行性脑损伤。
为了全面了解心脏骤停后海马区的细胞组成和变化，该研究使用单细胞RNA测序技术（scRNA-seq）对海马样本进行了分析，共生成了90,176个单细胞基因表达谱。这些细胞通过UMAP投影被划分为26个细胞簇，进一步注释出包括小胶质细胞、少突胶质细胞、星形胶质细胞和内皮细胞在内的10种主要细胞类型。值得注意的是，小胶质细胞和少突胶质细胞分别占比49.47%和38.53%，成为主要的细胞群体。
心脏骤停后，海马区的细胞组成发生了显著变化。与Sham组相比，ROSC6h组和ROSC24h组中星形胶质细胞和内皮细胞的比例显著减少，而小胶质细胞、中性粒细胞和T细胞的比例则显著增加。这些变化不仅表明血脑屏障功能受损，还提示外周免疫细胞通过受损的血脑屏障浸润到脑实质中，从而加剧神经炎症。scCODA模型的分析进一步支持了这一结论。
图1：心脏骤停和复苏猪模型中海马的单细胞图谱
在细胞类型的变化中，小胶质细胞的活化和异质性尤为引人关注。该研究通过再聚类分析识别出7个小胶质细胞亚群，其中MG-3亚群在心脏骤停后显著增加，且这一趋势在复苏后24小时更加明显。功能分析显示，这一亚群富含与免疫调节、能量代谢和神经炎症相关的基因，并在神经炎症过程中起关键作用。
图2：心脏骤停后小胶质细胞亚群的特征
与此同时，少突胶质细胞也表现出显著的功能障碍。髓鞘标志物（如MBP、MOG）的表达在复苏后显著下降，表明髓鞘完整性受损。免疫荧光和Western blot实验进一步证实了髓鞘的退化现象。此外，少突胶质细胞前体细胞（OPCs）表现出加速分化的补偿性反应，以应对髓鞘损伤，但这一过程仍然难以完全抵消髓鞘退化带来的影响。
图3：心脏骤停后少突胶质细胞及其前体细胞的特征
研究还揭示了外周免疫细胞的浸润特征。免疫荧光和Western blot实验显示，中性粒细胞和T细胞在心脏骤停后渗入海马组织。其中，中性粒细胞标志物MPO的表达在复苏后6小时显著增加，并在24小时持续升高，这一发现为中性粒细胞参与脑损伤的机制提供了新的证据。此外，血管内皮细胞功能的显著改变也反映了血脑屏障的损伤。内皮细胞中紧密连接蛋白（如claudin 5）的表达显著降低，进一步提示血脑屏障通透性增加。差异基因表达和通路分析显示，内皮细胞的代谢、黏附和血管调控能力在心脏骤停后受到了严重影响。
图4：心脏骤停后T细胞、中性粒细胞及内皮细胞的的特征
神经炎症的发生依赖于脑内细胞与外周免疫细胞之间复杂的相互作用。通过细胞通讯分析，该研究发现心脏骤停后中性粒细胞与小胶质细胞的相互作用显著增强。中性粒细胞分泌的抵抗素（resistin）通过与小胶质细胞的受体结合，驱动其向促炎表型转变。体外共培养实验进一步验证了这一机制，显示中性粒细胞通过抵抗素的分泌，促进小胶质细胞的极化，从而加剧神经炎症反应。
图5：细胞间通讯增强驱动心脏骤停后的神经炎症
综上所述，该研究通过猪模型系统性地揭示了心脏骤停后海马区细胞组成及转录组变化，包括血脑屏障功能受损、外周免疫细胞浸润以及中性粒细胞-小胶质细胞通讯增强等关键病理机制。特别是中性粒细胞分泌的抵抗素驱动小胶质细胞向促炎表型极化，并鉴定出高表达S100A8的活化小胶质细胞亚群，为调控神经炎症提供了潜在的治疗靶点。此外，少突胶质细胞髓鞘形成能力的变化及少突胶质细胞前体分化的加速也提示了再髓鞘化在脑损伤修复中的重要作用。通过进一步探索相关机制，有望开发针对神经炎症和神经再生的新型干预策略，该研究为改善心脏骤停后神经功能恢复提供了重要理论依据。
尽管研究提供了许多新的发现，但仍存在一些局限性。例如，研究结论是基于每个时间点仅三个生物学重复样本，样本量的限制可能影响结果的普适性，未来需通过更大规模研究进一步验证。此外，研究仅关注心脏骤停后6小时和24小时内的早期基因表达变化，而心脏骤停及缺血再灌注对脑的影响具有长期性，可能伴随认知功能下降，如记忆障碍和抑郁等，持续数年。因此，未来的研究应延长观察时间，全面揭示这些变化对长期神经功能的影响。
文章来源：Jiang T, Li Y, Liu H, Sun Y, Zhang H, Zhang Q, Tang S, Niu X, Du H, Yu Y, Yue H, Guo Y, Chen Y, Xu F (2026) Blood-brain barrier disruption and neuroinflammation in the hippocampus of a cardiac arrest porcine model: Single-cell RNA sequencing analysis. Neural Regen Res 21(2):742-755.
来源：中国神经再生研究杂志
