骨髓，我们大部分骨骼内的海绵组织，产生红细胞和免疫细胞，帮助抵抗感染和治愈伤害。根据一项针对老鼠和人类的新研究，小型隧道从颅骨骨髓延伸到大脑内层，可为免疫细胞提供直接途径，以应对中风和其他脑部疾病引起的损伤。该研究部分由美国国立卫生研究院资助，并在Nature Neuroscience上发表。
 
“我们一直认为，我们的手臂和腿部的免疫细胞通过血液传播到受损的脑组织。这些研究结果表明，免疫细胞可能正在快速到达炎症区域，”Francesca Bosetti博士说。美国国立卫生研究院国家神经疾病和中风研究所（NINDS）的项目主任，为该研究提供资金。“炎症在许多脑部疾病中起着至关重要的作用，新描述的通道可能在许多情况下都很重要。这些通道的发现开辟了许多新的研究途径。”
 
哈佛医学院和波士顿麻省综合医院的教授Matthias Nahrendorf博士及其同事在小鼠中使用最先进的工具和细胞特异性染料，能够区分免疫细胞是否在旅行中由脑卒中或脑膜炎损伤的脑组织来自颅骨骨髓或胫骨，大腿骨。在这项研究中，研究人员专注于中性粒细胞，这是一种特殊类型的免疫细胞，它们是最先到达损伤部位的。
 
小鼠脑中的结果显示，在卒中期间，颅骨比胫骨更容易向受损组织供应嗜中性粒细胞。相反，在心脏病发作后，颅骨和胫骨向心脏提供了相似数量的中性粒细胞，远离这两个区域。
 
Nahrendorf博士的研究小组还观察到，卒中后6小时，颅骨骨髓中的中性粒细胞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。这些研究结果表明，整个身体的骨髓不能均匀地促进免疫细胞帮助受伤或感染的组织，并表明受损的大脑和颅骨骨髓可能以某种方式“交流”，导致邻近白细胞的直接反应。
 
Nahrendorf博士的研究小组发现，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）决定的，SDF-1是一种将免疫细胞保持在骨髓中的分子。当SDF-1水平降低时，中性粒细胞从骨髓中释放出来。研究人员观察到中风后6小时SDF-1水平下降，但仅在颅骨骨髓中，而不是在胫骨中。结果表明，SDF-1水平的降低可能是对局部组织损伤的反应和警报，并且仅动员最接近炎症部位的骨髓。
接下来，Nahrendorf博士及其同事希望了解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，从各个角度看它，试图找出中性粒细胞是如何进入大脑的，”Nahrendorf博士说。“出乎意料的是，我们发现了将骨髓直接与大脑外层连接起来的微小通道。”
 
借助先进的成像技术，研究人员观察到中性粒细胞在通道中移动。血液通常从颅骨内部通过通道流向骨髓，但在中风后，可见中性粒细胞向相反方向移动以到达受损组织。
 
Nahrendorf博士的团队检测到整个头骨和胫骨的通道，这导致他们在人类头骨中寻找类似的特征。从手术获得的人类头骨样品的详细成像揭示了通道的存在。与在小鼠中发现的那些相比，人类头骨中的通道直径大五倍。在人和小鼠头骨中，在骨的内层和外层中都发现了通道。
 
未来的研究将寻求识别穿过新发现的隧道的其他类型的细胞以及这些结构在健康和疾病中的作用。