Cell：脑血管周围巨噬细胞通过依赖cMAF的转录程序调控小鼠和人类的内皮细胞功能

2026年8月14日，由华盛顿大学医学院Marco Colonna教授研究团队，在国际顶尖期刊Cell在线发表题为：Brain perivascular macrophages regulate endothelial cell function via a cMAF-dependent transcriptional program in mouse and human的论文。核心发现如下：

• cMAF对于脑血管周围巨噬细胞（PVMs）的谱系特化至关重要。

• cMAF驱动脑血管周围巨噬细胞（PVMs）表达IGF1（胰岛素样生长因子1）来介导巨噬细胞与内皮细胞之间的信号交流。

• 这种依赖cMAF的转录程序在小鼠和人类中具有保守性。

• 一个增加cMAF表达的遗传变异与阿尔茨海默病（AD）风险降低相关。

论文截图

脑血管周围巨噬细胞维持大脑生理稳态，但调控该类细胞的转录因子及其在生理与疾病状态下的功能尚不明确。本研究借助单细胞多组学与功能实验，发现细胞型肌腱膜纤维肉瘤癌基因同源物（cMAF）是脑血管周围巨噬细胞的关键转录因子；体内条件性敲除cMAF会破坏这类细胞的表型。在功能层面，cMAF驱动血管周围巨噬细胞表达胰岛素样生长因子‑1（IGF1），介导巨噬细胞与内皮细胞之间的信号交流。与之相符，血管周围巨噬细胞中cMAF敲除会引发脑动脉转录组改变，进而影响血管功能。值得注意的是，cMAF 同样是人源血管周围巨噬细胞的核心转录因子，说明该转录调控模块具有进化保守性。阿尔茨海默病（AD）病程中，人源血管周围巨噬细胞会上调 cMAF 与 IGF1，强化和血管细胞的相互作用；而 APOE4 携带者体内该应答通路会发生缺失。最后，本文研究了一处尚未被充分解析的cMAF基因多态性，证实cMAF相关调控程序对阿尔茨海默病具有保护作用。靶向血管周围巨噬细胞的cMAF，有望为神经退行性疾病及脑血管疾病提供全新治疗策略。

图. 图解摘要。cMAF被确立为一个关键转录因子，它协调脑血管周围巨噬细胞与动脉内皮细胞之间的分子对话，从而在健康和疾病状态下维持脑血管功能。

Maf（musculoaponeurotic fibrosarcoma：肌腱膜纤维肉瘤）简介

Maf家族的首个成员v‑Maf最初在感染复制缺陷型逆转录病毒AS42的鸡自发性肌腱膜纤维肉瘤中被发现，最初被鉴定为病毒癌基因。研究人员利用包含v‑Maf序列的探针，随后在多种脊椎动物基因组中克隆得到其细胞同源物 c‑Maf。Maf蛋白具有保守的碱性亮氨酸拉链（b‑Zip）基序，该结构可借助亮氨酸拉链介导同源二聚化，进而实现DNA结合。该结构特征使Maf蛋白能够识别Maf识别元件（MARE），并发挥核转录因子的功能。依据分子量大小，Maf家族蛋白主要分为两大类：大 Maf 蛋白与小 Maf 蛋白(1)。

图. 人类Maf家族蛋白及c-Jun bZIP转录因子的结构示意图。EHR：延伸同源区；TAD：转录激活结构域。*图中展示的是人类c-Maf的短亚型（亚型1）。

c‑MAF（细胞型肌腱膜纤维肉瘤）简介

基因名：MAF；蛋白：c‑MAF（cellular musculoaponeurotic fibrosarcoma），人源c‑Maf基因定位于16号染色体 q23.2 区，小鼠则位于8号染色体 。c‑Maf属于大Maf转录因子，含有多个功能结构域：N端酸性反式激活结构域、组氨酸‑甘氨酸重复区、延伸同源结构域，以及C端b‑Zip结构域。亮氨酸拉链在物种间高度保守，可与其他含b‑Zip结构的转录因子发生二聚化。c‑Maf可选择性结合MARE以及富含5‑AT基序的Maf半位点，以此调控细胞增殖、分化、免疫功能等生物学过程。

作为转录因子，c‑Maf在多种肿瘤中发挥癌基因作用，通过促进肿瘤细胞增殖、黏附迁移、血管生成以及免疫逃逸等多重机制驱动肿瘤发生。同时，c‑Maf也是肠道细胞分化与功能的关键调控分子，参与调控肠道绒毛分化、营养吸收，维持肠道免疫与微生物稳态。已有研究表明，c‑Maf通过调控细胞因子（尤其是 IL‑4、IL‑10）的表达，在 T、B 淋巴细胞分化以及M2型巨噬细胞极化过程中起到关键作用，这些细胞因子是维持机体免疫稳态所必需的。

脑巨噬细胞简介

大脑外表面被脑膜覆盖。脑膜是高度复杂的三层结构：最外层为硬脑膜，向内依次为蛛网膜与软脑膜，后两者合称为软脑膜复合体。硬脑膜由致密结缔组织构成，包含成纤维细胞以及富含多种胶原蛋白的致密细胞外基质 。硬脑膜分为贴附于颅骨的骨膜层与脑膜层；值得注意的是，解剖分离时这两层均仍附着于颅骨。

巨噬细胞是大脑全部边界组织中占主导地位的免疫细胞类型。脑边界相关巨噬细胞（Border-Associated Macrophages，BAMs）分布于硬脑膜与脉络丛基质的结缔组织内。巨噬细胞同样存在于软脑膜复合体，电镜结果显示，这类细胞要么贴附于软脑膜，要么分布在软脑膜下腔。在血管周围间隙内，巨噬细胞位于两层基底膜之间，主要分布在αSMA⁺动脉与小动脉周围，可与动脉血管平滑肌细胞（VSMCs）发生相互作用[2，3]。软脑膜复合体BAMs与血管周围 BAMs也被统称为脑实质边界巨噬细胞。脑组织发育中的巨噬细胞，具体详情可见：标杆综述|nature reviews immunology：胚胎发育中的巨噬细胞。

脑室中也存在巨噬细胞，贴附在脉络丛上皮的顶端表面，即科尔默室丛上细胞（Kolmer’s epiplexus cells），也叫室丛上 BAMs（Epiplexus BAMs）。与之相关的还有脑室巨噬细胞，分布于脑室室管膜表面，但稳态条件下该细胞数量稀少。室丛上BAMs与脑室巨噬细胞并不包埋在组织内部，而是直接浸润于脑脊液中。

脑边界相关巨噬细胞（Border-Associated Macrophages，BAMs）物种进化相对保守。2026年1月21日的Nature论文发现：在斑马鱼中，一种名为壁淋巴管内皮细胞（mural lymphatic endothelial cells：muLECs）的血管来源细胞在解剖位置和功能上与哺乳动物的边界相关巨噬细胞（border-associated macrophages：BAMs）惊人地相似。详情见：Nature：脑边界相关巨噬细胞（BAMs）和斑马鱼壁淋巴管内皮细胞（muLECs）发育的趋同进化。

多项研究一致证实，BAMs至少包含两种转录水平截然不同的亚群，可依据主要组织相容性复合体Ⅱ类分子（MHC‑Ⅱ）或CD163的表达进行区分。从发育起源上看，MHCⅡ⁺ BAMs主要来源于确定性造血；而CD163⁺ BAMs与小胶质细胞类似，主要起源于卵黄囊造血。空间分布上，MHCⅡ⁺与CD163⁺亚群占据不同微环境：MHCⅡ⁺ BAMs富集于硬脑膜与脉络丛，CD163⁺ BAMs主要分布在软脑膜复合体和血管周围间隙 。BAMs耗竭实验表明，CD163⁺ BAMs的细胞表型很大程度上由其胚胎发育起源决定，骨髓来源巨噬细胞（BMDMs）无法完全重现该表型。但与小胶质细胞不同 ，决定BAMs微环境特异性身份的转录与表观遗传调控机制目前尚不明确，亟需开展BAMs的全面转录组与表观组分析，揭示其在生理和病理状态下的分子基础。

表1.脑实质巨噬细胞分类。

本Cell论文结合单细胞表观基因组、转录组学以及转录因子结合分析，鉴定出cMAF（细胞型肌腱膜纤维肉瘤癌基因，由Maf基因编码）是 CD163⁺巨噬细胞表型的关键调控因子。在脑巨噬细胞中条件性敲除 cMAF，会使 CD163⁺ BAMs 发生显著表型转换，转变为类似 MHCⅡ⁺的细胞；该变化伴随中枢神经系统液体循环紊乱，造成脑脊液（CSF）流速下降，高碳酸血症诱导的脑血流动力学应答受损。

机制层面：CD163⁺ BAMs表型紊乱后，脑动脉的基因表达与血管舒张功能受到影响。CD163⁺ BAMs通过包括胰岛素样生长因子‑1（IGF1）在内的促血管生成分子实现与血管细胞的信号交流。与之相印证，在脑巨噬细胞中条件性敲除Igf1，能够重现cMAF敲除小鼠观察到的各类血管缺陷表型。

此外，cMAF同样是人源CD163⁺ BAMs的核心转录因子，说明这套转录调控程序具有物种保守性。阿尔茨海默病（AD）患者的CD163⁺ BAMs中cMAF活性升高，同时增强IGF1‑IGF1受体（IGF1R）与脑动脉之间的信号交流。然而，在携带AD主要风险等位基因APOE4的患者体内，该保护性上调应答消失。本研究还鉴定到MAF基因座位上一处具有阿尔茨海默病保护作用的单核苷酸多态性（SNP），该位点可提升CD163⁺ BAMs中MAF与IGF1的表达。

综上，上述结果提示CD163⁺ BAMs中的cMAF调控程序对神经退行性病变起到保护作用，有望成为极具潜力的治疗干预靶点。

核心数据

一.转录组与表观遗传分析证实cMAF是CD163⁺ BAMs的核心转录因子

本研究聚焦CD163⁺ BAMs：该细胞高表达CD163、CD206、CD38、FOLR2 以及LYVE1，不表达MHC‑Ⅱ类分子，主要富集于脑内血管周围间隙（图 1A）。小胶质细胞与CD163⁺ BAMs起源于共同的卵黄囊祖细胞，但二者走向不同的分化程序，该过程很可能受不同转录因子与表观遗传机制调控。尽管已有研究报道了塑造小胶质细胞表型的关键转录因子（例如 SALL1、SMAD4、MAFB、IRF8），但调控CD163⁺ BAMs发育的核心分子仍有待阐明。

图1.在CD163⁺脑边界巨噬细胞（BAMs）中，cMAF是富集程度排名第一的转录因子。

本研究通过脑巨噬细胞的单细胞多组学分析，筛选调控CD163⁺细胞状态的潜在分子。单细胞转座酶可及染色质测序（scATAC‑seq）分析差异开放染色质区域（OCR）结果显示：CD163⁺ BAMs与小胶质细胞、MHCⅡ⁺ BAMs之间存在广泛的染色质开放状态差异（图 1B）。CD163⁺ BAMs与小胶质细胞各自特有的全基因组开放染色质区域（图 1C），反映两套截然不同的转录程序被激活。基序富集分析显示：相较于小胶质细胞与MHCⅡ⁺ BAMs，CD163⁺ BAMs特异性开放染色质区域中排名靠前的基序包含MAF 家族转录因子（cMAF、MAFG、MAFA）结合位点。整合基序可及性与基因表达水平两项变量后发现，相对于小胶质细胞，cMAF是CD163⁺ BAMs中富集程度最高的转录因子（图 1D）。已有研究证实SMAD4是驱动小胶质细胞转录程序的关键分子 ；小胶质细胞敲除SMAD4后，CD163⁺ BAMs特征基因（Apoe、Lyz2、Mrc1、Ms4a7、Pf4）上调。与之结果一致，SMAD4 缺陷型小胶质细胞中Maf（编码 cMAF）表达同样升高（附图 S1B）。上述结果提示：cMAF驱动BAMs的CD163⁺转录程序；而小胶质细胞内SMAD4抑制cMAF，进而促进小胶质细胞分化程序。

为验证该假说，本研究对骨髓来源巨噬细胞（BMDMs）开展 cMAF 染色质免疫共沉淀测序（ChIP‑seq），将其作为体外体系基准，解析cMAF在基因组上的结合分布（图 1E）。在骨髓来源巨噬细胞中，cMAF可强烈结合scATAC‑seq鉴定得到的CD163⁺ BAMs开放染色质区域，但不结合小胶质细胞开放染色质区域。对公开的SMAD4‑ChIP‑seq数据集分析得到完全相反的结合模式（图 1F）。cMAF与SMAD4的结合峰主要分布于启动子、转录起始位点（TSS）、内含子以及基因间区（图 1G）。聚焦编码区分析：cMAF结合峰富集在CD163⁺ BAMs特征基因座位，SMAD4结合峰则与小胶质细胞特征基因重叠（图 1H）。举例而言，在Apoe、Cd163、Mrc1、Pf4等CD163⁺特征基因位点均可检测到cMAF结合；而定义MHCⅡ⁺表型的H2‑Ab1、H2‑Aa、H2‑Eb1基因未发现cMAF结合信号。此外，对scATAC‑seq数据开展足迹分析，在全基因组层面评估Tn5转座酶插入信号（代表染色质开放）在cMAF基序附近的分布；结果表明，相比MHCⅡ⁺ BAMs与小胶质细胞，CD163⁺ BAMs中cMAF基序处染色质可及性更高，提示cMAF结合更强（图 1I）。为进一步在体内验证cMAF在CD163⁺ BAMs特征基因上的结合，取新生小鼠脑组织分选得到小胶质细胞与BAMs，开展cMAF的CUT&RUN实验（靶蛋白切割释放核酸酶技术）（图 1J）。实验证实cMAF可强力结合Cd163、Mrc1、Pf4、Ms4a7、Stab1、Lyve1等CD163⁺ BAMs 特征基因；并且整体上BAMs中cMAF DNA 结合水平高于小胶质细胞（图 1K、1L）。以上证据说明cMAF直接参与调控 CD163⁺ BAMs特征基因表达。

为验证cMAF对该转录程序的促进作用，本研究在骨髓来源巨噬细胞中利用CRISPR‑Cas9敲除Maf，同时敲除Mafb避免代偿效应；通过批量 RNA 测序分析基因表达变化。结果显示，双敲除（dKO）骨髓来源巨噬细胞中CD163⁺特征基因（Stab1、Fcrls、Apoe、Mrc1、Clec4a1、Pf4、F13a1、Cd163）下调；细胞周期相关基因（Top2a、Stmn1、Mki67）以及干细胞相关基因（Cd34）上调。qPCR进一步验证标志性CD163⁺特征基因Mrc1表达下降。该结果提示，缺失Maf后，骨髓来源巨噬细胞发生去分化，BAMs特征基因表达受抑，同时激活自我更新程序。

最后，本研究探究Maf基因座位在目标细胞亚群之间是否存在染色质可及性差异。Maf启动子区域未观察到明显可及性区别，但在Maf转录起始位点下游延伸至150 kb的非编码区域，存在多个可及性存在差异的ATAC峰。值得关注的是+92 kb处的峰为CD163⁺ BAMs高度特有，并且该区域与Maf启动子存在显著的染色质互作关联（图 1M）。该结果表明CD163⁺ BAMs中cMAF的表达很可能受一套特异性活性增强子元件调控。

二.cMAF在体内维持CD163⁺ BAMs细胞表型

为证实cMAF是体内CD163⁺ BAMs的关键转录因子，本研究将Maf‑flox小鼠 与Crybb1‑Cre工具鼠杂交（以下称为Maf^f/f:Cre小鼠）（图 2A）。该Cre工具可在胚胎第3周几乎全部的小胶质细胞与CD163⁺ BAMs中介导基因重组。对BAMs开展流式细胞术分析可划分两大主要亚群：CD163⁺MHCⅡ⁻细胞（即 CD163⁺ BAMs）与CD163⁻MHCⅡ⁺细胞（即 MHCⅡ⁺ BAMs）。值得注意的是，Maf^f/f:Cre小鼠体内CD163⁺MHCⅡ⁻细胞群几乎完全消失（图 2B）。采用 CD206^hi MHCⅡ⁻进行圈门分析也得到一致结果，说明该表型不依赖圈门策略，具备可重复性。上述结果表明，cMAF对于血管周围间隙富集的CD163⁺ BAMs亚群的发育或表型维持不可或缺。

图2.在小鼠体内，cMAF 是维持 CD163⁺ 脑边界巨噬细胞（BAMs）所必需的。

接下来，本研究采用ADAPT‑3D技术（组织三维荧光成像的加速深度自适应处理技术）。该技术属于无收缩样本制备方法，可对透明化脑组织开展高分辨率深度成像，实现软脑膜与血管周围区域BAMs的原位观测（图 2C）。对照组Maf^f/f小鼠脑内CD206⁺ BAMs数量丰富；而Maf^f/f:Cre小鼠中MHCⅡ⁺ BAMs成为优势亚群。对脑组织切片进行CD206/MHC‑Ⅱ、LYVE1/F4/80 免疫荧光染色，进一步证实BAMs发生该表型转换（图 2D）。与同窝对照

Maf^f/f小鼠相比，Maf^f/f:Cre小鼠血管周围MHCⅡ⁺巨噬细胞显著扩增，LYVE1⁺巨噬细胞大幅减少（图 2E）。大脑皮层整体血管密度未见改变，提示血管周围巨噬细胞的表型改变并非源于小鼠血管萎缩或血管发育畸形。对出生当日（P0）幼鼠BAMs检测发现，两种基因型之间几乎没有差异，说明cMAF缺失引发的转录程序紊乱发生在出生之后，大概率出现于出生至4周龄阶段。

随后利用流式细胞术分析小胶质细胞表型，重点检测稳态小胶质细胞（HM）的核心表面标记：CX3CR1、TMEM119、SIGLEC‑H、MERTK、P2RY12。Maf^f/f:Cre小鼠的小胶质细胞并未上调MHC‑Ⅱ 分子，所有检测标记均维持表达，仅CX3CR1、MERTK、P2RY12出现轻微下调（图 2F）。脑组织切片IBA1与TMEM119免疫荧光染色结果与之相互印证：两种基因型小鼠小胶质细胞密度、IBA1和TMEM119染色水平均无明显差异（图 2G）。综上可得：胚胎期条件性敲除脑巨噬细胞的Maf基因，会造成CD163⁺ BAMs发生剧烈表型重编程，但小胶质细胞基本不受影响。

最后，为明确cMAF敲除后，原有组织驻留CD163⁺ BAMs是否会被单核细胞来源巨噬细胞替代，本研究开展联体共生实验：将Maf^f/f、Maf^f/f:Cre同窝小鼠与UBC‑GFP转基因小鼠（泛素C启动子驱动绿色荧光蛋白表达）进行联体。经过6周血液循环互通，尽管两组小鼠均检测到高水平血液嵌合（图 2H），但脑内血管周围区域几乎观察不到GFP阳性（联体供体来源）巨噬细胞（图 2I）。与之不同，无论宿主基因型如何，在脉络丛与软脑膜中仅能发现少量散在GFP⁺巨噬细胞。以上数据充分说明：cMAF缺失并不会造成CD163⁺ BAMs耗竭、继而由循环单核细胞填补替换；而是直接诱导该群巨噬细胞发生大规模表型重编程，细胞存活寿命并未受到显著影响（图 2J）。

三.单细胞转录组揭示 cMAF 缺失对小胶质细胞影响微弱

为进一步解析上述表型变化，本研究对小鼠脑组织分选得到的全部巨噬细胞开展单细胞RNA测序（scRNA‑seq）。去除双细胞与低质量细胞后，采用均匀流形逼近与投影（UMAP）进行无监督聚类，得到若干在不同基因型之间分布存在差异的细胞簇。细胞簇注释如下：稳态小胶质细胞（HM）、敲除型小胶质细胞（KO Mg）、两个干扰素应答型小胶质细胞簇（IFN‑1、IFN‑2）、分裂期小胶质细胞以及BAMs。

结果发现，KO Mg上调Apoe、Arhgap15、Tmem176a等基因，同时下调Csmd3、Nav3、Maf等稳态小胶质细胞特征标记基因。值得注意的是，Maf在Maf^f/f:Cre小鼠中表达几乎完全消失，证实敲除效率良好。统计各细胞簇的基因型来源：HM与IFN‑1簇几乎全部来自Maf^f/f对照组小鼠；KO Mg、IFN‑2以及分裂期细胞簇主要来源于Maf^f/f:Cre小鼠。与之不同，BAMs总群在两种基因型中占比相近。

随后分析基因型间的差异表达基因（DEGs；log₂倍数变化＞1 或＜‑1），在小胶质细胞中鉴定出25个差异基因，BAMs中鉴定出20个差异基因。部分差异基因为两类细胞共有：包括Apoe、Tmem176a上调，Fcrls、Maf下调。综上，尽管小胶质细胞内cMAF敲除会引发部分转录水平改变，但相较于SMAD4、SALL1、IRF8等其他转录因子的敲除表型，cMAF缺失对小胶质细胞的影响相对有限 。

四.cMAF 缺失引发 CD163⁺ BAMs 发生表型重编程

为更精准解析BAMs亚群的变化，研究人员单独对BAMs细胞群重新聚类，得到两个主要细胞亚群，分别对应MHCⅡ⁺与CD163⁺ BAMs表型（图 3A、3B）。MHCⅡ⁺细胞簇高富集MHC‑Ⅱ相关基因（H2‑Aa、Cd74）、趋化因子受体Ccr2以及免疫调节分子Cd52（图 3C）。与之相对，CD163⁺细胞簇高富集清道夫受体Cd163、Mrc1（CD206）、Fc 受体样分子Fcrls以及透明质酸受体Lyve1（图 3D）。Maf在 CD163⁺ BAMs 中高表达，并且与 CD163⁺特征基因呈正相关（图 3E、3F）。而在Maf^f/f:Cre小鼠中几乎检测不到Maf转录本，证明基因敲除效果良好（图 3G）。

图3. cMAF缺失条件下CD163⁺ BAMs发生表型转换。

接下来分析两种基因型细胞在两类BAMs亚群中的占比。MHCⅡ⁺细胞簇内来自Maf^f/f:Cre小鼠的细胞占比显著升高；CD163⁺细胞簇则几乎全部来源于Maf^f/f对照小鼠（图 3H）。换言之，Maf^f/f:Cre小鼠体内CD163⁺ BAMs表型几乎完全消失。最后，研究人员对比不同基因型的MHCⅡ⁺ BAMs，分析其差异表达基因；仅筛选出少量差异基因，其中Maf是下调最显著的基因，提示两种基因型的MHCⅡ⁺ BAMs表型本身高度相似（图 3I、3J）。综上，上述结果证明BAMs的CD163⁺细胞特征高度依赖cMAF；敲除cMAF会造成该细胞表型近乎完全消失。

五.CD163⁺ BAMs 中 cMAF 敲除损伤脑脊液流动

BAMs分布于脑边界关键位置，包括中枢血管的血管外膜面，直接接触脑脊液。既往研究表明，通过基因敲除（Lyve1‑Cre:Csf1r^fl/fl）或注射氯膦酸盐脂质体完全耗竭BAMs，会损害脑脊液流动[2]。为评估Maf^f/f:Cre小鼠的脑脊液循环功能，本研究向小脑延髓池（icm）注射荧光标记卵清蛋白（OVA），持续1小时观测示踪剂沿大脑中动脉（MCA）血管周围间隙的荧光聚集情况（图 4A）。注射后前28 min，Maf^f/f:Cre小鼠中OVA沿大脑中动脉的流入显著受损，之后两组信号均进入平台期（图 4B‑4D）。脑组织的死后示踪分布检测证实，注射示踪剂在脑实质内的覆盖范围与荧光强度均下降（图 4E、4F）。与之不同，向纹状体内分别注射OVA（45 kDa）与葡聚糖（10 kDa），脑实质内分子扩散能力两组无显著差异。以上结果提示：CD163⁺ BAMs中cMAF缺失会破坏BAMs富集的蛛网膜下腔脑脊液循环，但脑实质内组织液动力学不受影响。

图4. CD163⁺ BAMs 表型重编程损害脑脊液流动与脑血流量。

六.CD163⁺ BAMs 中 cMAF 敲除扰乱脑血流动力学

接下来，本研究探究CD163⁺ BAMs的cMAF敲除是否会影响中枢神经系统血流动力学。采用多参数光声显微镜（PAM）对脑血管开展脑血流量（CBF）检测。小鼠先在呼吸室内空气的稳态条件下进行30分钟光声扫描；随后通入10% CO₂营造高碳酸血症环境诱导脑充血，再进行第二轮30分钟扫描（图 4G）。结果十分显著：Maf^f/f对照组小鼠受到高碳酸刺激后，脑血流量明显升高、脑膜动脉发生舒张；而Maf^f/f:Cre小鼠未观测到上述应答变化（图 4H、4I）。

由于Crybb1‑Cre可同时在小胶质细胞与CD163⁺ BAMs中介导基因重组，本研究构建Maf^f/f:Pf4‑Cre小鼠实现BAMs 特异性敲除，沿用上述实验方案对比Maf^f/f:Pf4‑Cre小鼠与同窝对照小鼠的脑血流量。结果一致：与同窝对照相比，Maf^f/f:Pf4‑Cre小鼠BAMs发生明显表型转换，并且高碳酸血症诱导的血流动力学应答受损。上述结果表明CD163⁺ BAMs分子功能紊乱会破坏脑血管调节的生理机制。

尽管存在上述血流表型，尾静脉注射NHS‑生物素示踪实验证实，cMAF缺陷小鼠的血脑屏障（BBB）完整性并未受损。综上，生理状态下CD163⁺ BAMs缺失会同时扰乱脑脊液循环与脑血流动力学；但与既往文献报道一致，稳态条件下BAMs功能异常并不会改变血脑屏障通透性。

七.CD163⁺BAMs中cMAF敲除破坏其与脑动脉的分子交互作用

本研究已经证实，cMAF缺失会改变CD163⁺ BAMs表型，并损伤脑脊液流动以及高碳酸血症诱导的脑血管应答。在此基础上，进一步探究该细胞对神经血管单元的细胞外效应。为此，分选Maf^f/f对照小鼠与Maf^f/f:Cre小鼠大脑皮层的CD45⁻细胞，开展单细胞RNA测序。经过质量控制与无监督聚类，得到多个细胞簇：内皮细胞（特征基因Flt1、Cdh5、Ly6c1、Pecam1）、成神经细胞（Nav3、Map2、Sox11、Dcx）、周细胞（Vtn、Rgs5、Pdgfrb）、血管平滑肌细胞（vSMCs；Acta2、Myh11、Tagln）、星形胶质细胞（Slc1a2、Slc1a3、Gpc5）、少突胶质细胞（Plp1、Mbp、Mag），还有少量成纤维细胞（Slc4a10、Ptgds、Mgp）与室管膜细胞（Ttr、Enpp2、Ncam1）。

随后对血管类细胞（内皮细胞、周细胞、血管平滑肌细胞）重新聚类，深入分析该类细胞的表型变化（图 5A）。聚类区分出动脉内皮细胞（Vegfc、Mgp、Glul、Gkn3、Bmx）、静脉内皮细胞（Vwf、Vcam1、Il1r1、Icam1、Cfh）以及毛细血管内皮细胞（Tfrc、Spock2、Slc7a5、Cxcl12、Car4）；小动脉、小静脉内皮细胞表型介于上述类型之间（图 5B）。不同基因型之间各类血管细胞的总体占比没有改变（图 5C）。但检测到若干差异表达基因，尤以动脉内皮细胞最为显著，同时存在上调与下调的转录本（图 5D）。

图5. cMAF调控CD163⁺ BAMs与脑动脉之间的分子交互。

鉴于血管周围巨噬细胞主要定位于动脉血管周围间隙，且脑动脉同时调控脑血流量与脑脊液流动，后续分析聚焦于动脉内皮细胞。伪批量差异表达分析结果显示：Maf^f/f:Cre小鼠动脉内多个血管功能关键基因下调，包括血管细胞外基质（ECM）组分（Eln、Col5a2、Mgp、Fbln5）、金属蛋白酶抑制因子（Timp2）以及调控血管舒张的酶类（Ptgis）；而eNOS负调控因子（Nostrin）、纤溶酶原激活物（Plaur）表达上调（图 5E）。与之相印证，对动脉细胞开展基因本体（GO）富集分析与基因集富集分析（GSEA），结果表明Maf^f/f:Cre小鼠中细胞外基质合成组装、弹性纤维形成相关通路显著下调。

接下来利用CellChat分析BAMs与血管细胞之间的配体‑受体互作网络，发现Maf^f/f:Cre小鼠中，CD163⁺ BAMs配体与动脉受体之间的多条信号交互消失（图 5F）。其中，GAS6‑MERTK以及IGF1‑IGF1R配体‑受体对受影响最为突出。对比MHCⅡ⁺与 CD163⁺ BAMs向动脉输出的配体信号，证实上述信号网络在CD163⁺ BAMs中富集（图 5G）。与之一致，Maf^f/f小鼠体内存在Gas6‑Igf1双阳性BAMs亚群，而Maf^f/f:Cre小鼠中该亚群消失（图 5H）。

采用另一套细胞通讯分析工具NicheNet进一步验证，同样证实GAS6、IGF1相关信号通路特异性富集于CD163⁺ BAMs。RNAscope原位杂交证实脑血管周围巨噬细胞（即CD163⁺ BAMs）存在Igf1 RNA 信号。CUT&RUN（BAMs）与ChIP‑seq（BMDMs）结果显示cMAF能够结合Gas6与Igf1的启动子，提示 cMAF可直接调控这两个基因转录（图 5I）。

为验证IGF1与GAS6对内皮细胞的功能意义，体外培养原代主动脉内皮细胞与分选得到的脑内皮细胞（BECs），使用上述因子刺激后进行批量RNA测序。IGF1、GAS6刺激可以上调大量血压调控、细胞外基质合成、血管动态调节相关基因；转录组变化富集于胆固醇与脂质代谢、血管发育、血管生成、细胞外基质组装、血管平滑肌增殖、循环系统调节等通路。

最后，采用两套独立体系直接证明：CD163⁺ BAMs来源的IGF1是维持脑血管功能所必需。第一，分选Maf^f/f:Cre与同窝对照小鼠的脑内皮细胞，检测磷酸化IGF1R蛋白。结果显示，Maf^f/f:Cre小鼠脑内皮细胞中IGF1R自磷酸化位点（Tyr1135）、信号转导酪氨酸位点（Tyr980）磷酸化水平均下降（图 5J），提示CD163⁺ BAMs敲除cMAF后，配体供给不足，造成IGF1R二聚化水平降低、下游信号受损。第二，构建Igf1^f/f:Crybb1‑Cre小鼠，在脑巨噬细胞中特异性敲除Igf1，沿用Maf^f/f:Cre小鼠的实验方案检测脑血流动力学（图 5K）。结果证实，脑巨噬细胞缺失IGF1足以损伤高碳酸血症下的脑血流量调控与动脉舒张，重现Maf^f/f:Cre小鼠的表型（图 5L）。

综上：CD163⁺ BAMs依靠 cMAF介导的转录程序生成IGF1，以此关键方式调控脑内皮细胞功能。

八.cMAF是人源CD163⁺ BAMs的关键转录因子

为解析人脑巨噬细胞的转录因子谱，本研究整合并标准化多套公开的人脑单核 RNA 测序（snRNA‑seq）数据集，仅保留健康受试者的数据。该分析可识别全部主要脑细胞类群，包括神经元、少突胶质细胞、星形胶质细胞、内皮细胞、血管壁细胞（周细胞与血管平滑肌细胞）以及巨噬细胞；后续对巨噬细胞单独重新聚类。

与小鼠研究结果一致，本研究鉴定出3种主要人脑巨噬细胞亚群：小胶质细胞、HLA‑DR⁺ BAMs以及CD163⁺ BAMs（图 6A）。各亚群标记基因表达模式保守（图 6B）。其中，人小胶质细胞高表达NAV3、P2RY12、CX3CR1；HLA‑DR⁺ BAMs 富集SPP1、HIF1A、CD83；CD163⁺ BAMs高表达F13A1、MRC1、LYVE1（图 6C）。值得注意的是，MAF主要富集于 CD163⁺ BAMs，并且与CD163⁺特征基因呈正相关（图 6D、6E）。

图6. cMAF转录程序在人CD163⁺ BAMs中具有保守性。

为进一步探究上述细胞亚群的转录调控，本研究使用SCENIC（单细胞调控网络推断与聚类）算法，用于识别不同细胞类型、细胞状态下的基因调控网络（调控子）。分析发现，小胶质细胞、HLA‑DR⁺ BAMs、CD163⁺ BAMs之间存在多个活性存在差异的转录因子。其中MAF是CD163⁺ BAMs 中富集程度最高的转录因子，提示该细胞中cMAF依赖的转录程序在进化上具有保守性（图 6F、6G）。免疫组化与免疫荧光染色证实，人脑血管周围CD163⁺ BAMs高表达 cMAF。转录调控网络分析进一步显示，cMAF可直接或间接调控人BAMs中 CD163⁺特征基因，包括MRC1、F13A1、COLEC12与IGF1。

最后，利用CellChat分析人BAMs分别与成人、胎儿脑动脉之间的配体‑受体互作网络。两种样本中，IGF1均作为CD163⁺ BAMs来源的潜在配体，作用于动脉细胞表面的IGF1R，说明该细胞间通讯通路同样保守。

综上：小鼠与人的CD163⁺ BAMs表型高度相似；cMAF介导的转录程序跨物种保守，提示该通路受到进化选择。

九.CD163⁺ BAMs的cMAF程序在阿尔茨海默病（AD）中发挥保护作用

BAMs在神经退行性病变中究竟发挥保护还是损伤作用，以及cMAF转录程序与疾病进展之间的关系，目前尚不明确。为填补这一研究空白，本研究分析阿尔茨海默病患者与健康对照受试者的人脑单核RNA测序（snRNA‑seq）数据集。对巨噬细胞重新聚类后，区分出小胶质细胞与CD163⁺ BAMs（图 7A）。针对CD163⁺ BAMs开展SCENIC分析，结果显示，与对照组相比，AD患者体内cMAF是富集程度最高的调控子之一（图 7B），且cMAF调控子活性随疾病进展逐步升高。伴随MAF表达上调，疾病状态下CD163⁺ BAMs的血管分泌因子，如血小板衍生生长因子‑C（PDGFC）、IGF1表达上升；而兼具促血管生成与促炎功能的酶NAMPT（又称 visfatin）表达下调。

图7. CD163⁺ BAMs 在阿尔茨海默病中增强 cMAF 转录程序与血管信号交互。

APOE4等位基因是阿尔茨海默病主要遗传风险因子。有趣的是，在APOE3纯合个体中，CD163⁺ BAMs内MAF与IGF1的表达水平和 β‑淀粉样蛋白负荷呈正相关；但该相关性在APOE4携带者中消失。无论APOE基因型如何，小胶质细胞中几乎观察不到此种正相关关系（图 7C）。

此外，相较于对照组，AD患者脑动脉中血管生成与血管动力学调控相关通路显著富集。这些通路与Maf^f/f对照小鼠动脉富集通路大量重叠，但与缺失cMAF程序的Maf^f/f:Cre小鼠动脉通路无重叠（图 7D）。与之相符，AD患者动脉富集排名前30的通路中，13.3%与Maf^f/f小鼠动脉共有，而和Maf^f/f:Cre小鼠无共有通路（图 7E）。与此一致，AD患者动脉中细胞外基质调控基因（弹性蛋白ELN、FBLN5、MGP、各类胶原等）上调，而上述多数基因在Maf^f/f:Cre小鼠动脉中呈下调状态（图 7F）。CellChat分析进一步证实，AD患者体内BAMs与动脉、血管壁细胞之间的血管内皮生长因子‑B（VEGFB）、IGF1、PDGFC信号交互增强（图 7G）。同时，在APOE3患者中CD163⁺ BAMs的MAF表达与动脉ELN表达显著相关，该相关性在APOE4患者中不存在，提示BAMs的cMAF活性与动脉细胞外基质合成增加存在关联。免疫荧光证实，在存在β‑淀粉样蛋白病理的血管周围间隙中，存在表达cMAF的CD163⁺ BAMs，并且该类细胞数量与脑淀粉样血管病（CAA）严重程度呈正相关）。

上述结果表明：AD病程中，CD163⁺ BAMs会上调cMAF转录程序，提升血管分泌配体表达，进而强化BAMs与血管系统之间的通讯。但在更易发生血管损伤的APOE4携带者体内，该保护性应答被削弱。

本研究进一步分析MAF基因座与AD相关的多态性位点，探究MAF表达水平和AD患病风险之间潜在的因果关系。近期全基因组关联分析（GWAS）发现，位于MAF基因3' 端下游约19 kb处的SNP位点rs450674，与阿尔茨海默病及神经炎性斑块显著相关。共定位分析在两套独立数据库（Bellenguez 等人、MetaBrain EUR）中证实，该位点处MAF表达的遗传调控与AD风险存在显著共关联信号（图 7H）。与此结果一致，该SNP的次要等位基因（C＜T）对大脑皮层总RNA中MAF表达存在正向加性效应（图 7I）。孟德尔随机化（MR）分析显示：该SNP介导的MAF表达升高与AD患病风险呈显著负相关（图 7J），提示MAF表达升高对阿尔茨海默病具有保护作用。

为明确rs450674是否影响脑巨噬细胞中MAF表达，本研究分析437例同时具备全基因组测序与人脑snRNA‑seq的数据集（图 7K）。区分小胶质细胞与CD163⁺ BAMs后，关联SNP基因型与MAF转录本水平：相较于参考等位基因T/T个体，C/C纯合个体的CD163⁺ BAMs和小胶质细胞中MAF表达均高出约 15%（图 7L）。并且C/C基因型CD163⁺ BAMs的IGF1表达相比T/T个体上升超过65%。以上数据说明，携带该MAF基因座SNP的个体，CD163⁺ BAMs中MAF及其下游cMAF依赖基因表达升高，AD患病风险降低。

人源scATAC‑seq与批量H3K27Ac ChIP‑seq数据集进一步证实，该SNP紧邻BAMs中一处与MAF启动子关联的ATAC峰；该区域在脑髓系细胞存在组蛋白乙酰化修饰，但在神经元、少突胶质细胞、星形胶质细胞中无该修饰。说明该SNP坐落于一个主要在BAMs中发挥功能的MAF远端顺式调控元件内。该SNP位于锌指转录激活因子Zscan29（由Zfp690编码）的结合基序中；次要等位基因相比参考序列，预测的蛋白结合亲和力更高。据此提出模型：rs450674通过增强MAF3' 端顺式调控元件的转录活性，上调MAF转录。

最后，探究APOE4背景下cMAF依赖的血管生成程序受损这一现象是否跨物种保守。对8月龄APOE3、APOE4敲入小鼠的脑巨噬细胞开展scRNA‑seq检测，重点分析CD163⁺ BAMs。差异表达分析显示，APOE4背景下，多个参与内皮细胞通讯的基因下调，包括Igf1、Pdgfc、Tfrc；转录组改变伴随脂质转运、免疫应答、氧化应激、循环系统调控等多条通路抑制。尽管具体机制仍有待深入研究，本研究结果提示APOE4会损害CD163⁺ BAMs和脑血管之间的通讯能力。

综上：血管周围巨噬细胞cMAF表达上调对阿尔茨海默病起到保护作用；而AD主要风险因子APOE4会抑制该类细胞的cMAF转录程序。

讨论

近期多项研究强调了血管周围巨噬细胞（本文定义为 CD163⁺ BAMs）在调控中枢脑脊液与脑血流动力学中的重要作用。但调控该类细胞身份与功能的转录机制尚不明确。本研究结果表明，cMAF启动一套转录程序，赋予血管周围巨噬细胞血管支持功能，其中IGF1是核心介导分子。cMAF缺失时，血管周围巨噬细胞发生表型重编程，IGF1表达丧失。尽管IGF1在肿瘤与脑卒中中可促进血管生成，本研究提出：血管周围巨噬细胞来源的IGF1通过直接作用于内皮细胞，也很可能作用于神经血管单元其他组分（如血管平滑肌细胞），维持血管功能。与之相符，血管周围巨噬细胞敲除cMAF的小鼠出现脑脊液流动缺陷，同时高碳酸刺激下的脑血管应答受损。该结果与既往报道一致：巨噬细胞分泌的IGF1可在高血压状态下保护心肌细胞。

既往研究发现，IL34缺陷小鼠的血管周围巨噬细胞数量减少，稳态脑血流量反而升高。而本研究体系中，cMAF缺陷小鼠仅表现为高碳酸诱导的血流动力学适应能力受损，基础脑血流量无变化。这一差异的原因可能是：本模型是细胞表型重编程，而非血管周围巨噬细胞数量耗竭。此外，Maf全敲除胚胎因卵黄囊髓系祖细胞分化障碍，会出现小胶质细胞发育缺陷；而本研究采用条件性敲除体系，保留卵黄囊来源祖细胞，小胶质细胞仅出现轻微改变。

多个组织中均发现一类与血管相伴的CD206⁺LYVE1⁺MHCII⁻巨噬细胞群；但不同器官内皮细胞存在高度表型异质性，这类巨噬细胞的表型与功能是否在各组织间严格保守，仍不清楚。事实上，cMAF缺陷巨噬细胞会促进脂肪组织血管分支增多，而中枢神经系统并未观察到该表型。由此可见，cMAF负责调控血管周围巨噬细胞的细胞身份，但其下游效应会受局部微环境塑造。除IGF1之外，cMAF转录程序还可通过其他分子保护脑血管，例如GAS6（维持内皮细胞血管完整性与eNOS表达）、PDGF‑C（调控血脑屏障通透性，参与血管平滑肌细胞发育）。

小鼠与人类的血管周围巨噬细胞表型高度保守，本研究进一步证实cMAF转录程序同样跨物种保守。本文提供多组证据支持cMAF在阿尔茨海默病中发挥保护作用。近期全基因组关联研究定位到MAF3' 端附近SNP位点rs450674，该位点与AD患病风险降低相关。本研究证实该SNP位于血管周围巨噬细胞内具有转录活性的调控区域，与cMAF、IGF1表达升高相关。并且在AD患者体内，血管周围巨噬细胞的cMAF与IGF1表达上调，且和淀粉样病理负荷正相关。重要的是，在更易发生脑淀粉样血管病与血管损伤的APOE4携带者中，该保护性应答被削弱。与之对应，APOE4敲入小鼠的血管周围巨噬细胞中IGF1等血管分泌分子下调，说明APOE基因型可直接调控该类细胞功能。已有文献报道，在APOE4背景下血管周围巨噬细胞会促进血管损伤。

AD患者血管细胞本身会发生显著改变，但该变化如何驱动神经退行性病变仍悬而未决；同时，疾病状态下何种因子驱动cMAF上调尚不明确。血液来源补体C3是一个潜在候选分子，C3可诱导巨噬细胞cMAF表达，由此建立血脑屏障渗漏与cMAF保护性应答之间的关联。值得注意的是，cMAF突变可引发类唐氏神经发育疾病Aymé‑Gripp综合征，提示脑血管功能损伤可能参与该疾病病理过程。

综上，本研究证实cMAF是一套保守的血管周围巨噬细胞转录程序的核心调控因子，该程序守护中枢血管功能与体液动力学。因此，cMAF通路有望成为提升阿尔茨海默病神经血管耐受能力的潜在治疗靶点。

研究的受限性

由于cMAF敲除会使小胶质细胞产生可检测的转录改变，因此无法完全排除小胶质细胞对血管表型的贡献。需要对血管周围结构开展超微结构分析，解析神经血管单元内部的结构改变。本研究脑血管功能检测仅采用高碳酸血症模型，cMAF是否影响其他刺激下的血管应答仍有待验证。最后，rs450674与APOE变异对BAMs和小胶质细胞的差异化影响，以及潜在的性别相关效应，还需要进一步研究。

原始文献

Brioschi S, Belk JA, Storck SE, et al. Brain perivascular macrophages regulate endothelial cell function via a cMAF-dependent transcriptional program in mouse and human. Cell. Published online August 14, 2026. doi:10.1016/j.cell.2026.07.043

参考文献

1.Imbratta, C., Hussein, H., Andris, F., & Verdeil, G. (2020). c-MAF, a Swiss Army Knife for Tolerance in Lymphocytes. Frontiers in immunology, 11, 206. https://doi.org/10.3389/fimmu.2020.002062.Drieu A, Du S, Storck SE, et al. Parenchymal border macrophages regulate the flow dynamics of the cerebrospinal fluid. Nature. 2022;611(7936):585-593. doi:10.1038/s41586-022-05397-33.Masuda T, Amann L, Monaco G, et al. Specification of CNS macrophage subsets occurs postnatally in defined niches. Nature. 2022;604(7907):740-748. doi:10.1038/s41586-022-04596-2