Одноклеточное секвенирование РНК после умеренной черепно-мозговой травмы: эффекты лечебной гипотермии

Черепно-мозговая травма (ЧМТ) запускает каскад клеточных и молекулярных процессов, способствующих развитию острых и отдалённых нарушений со стороны нейронов, глиальных и сосудистых клеток, а также синапсов, что приводит к стойкому неврологическому дефициту. Эти сложные реакции включают запрограммированную клеточную смерть, диффузное аксональное повреждение, усиление нарушения гематоэнцефалического барьера, нейровоспаление и реактивный глиоз; каждый из этих процессов может быть мишенью терапевтического воздействия. Сообщалось, что лечебная гипотермия (ЛГ) после травмы оказывает выраженное защитное действие при повреждении головного и спинного мозга. В ряде исследований изучались молекулярные механизмы защиты, обусловленной умеренной гипотермией, однако обычно оценивались гетерогенные клеточные популяции. В настоящем исследовании выполнили одноклеточное секвенирование РНК (scRNA-seq) тканей коры головного мозга после экспериментальной ЧМТ с последующим пребыванием животных в условиях нормотермии или гипотермии, чтобы комплексно оценить транскрипционные реакции различных типов клеток. Мышам линии C57BL/6 моделировали умеренное контролируемое кортикальное повреждение (CCI) либо выполняли ложную операцию, после чего поддерживали нормотермию (37 °C) или гипотермию (33 °C) в течение 2 ч. Через 24 ч ткани коры, включая перифокальные области ушиба, подвергали scRNA-seq. Кластеризация без предварительно заданных критериев выявила гетерогенность глиальных и иммунных клеток на данном подостром этапе после травмы. Кроме того, были обнаружены сосудистые и иммунные субпопуляции, связанные соответственно с неоваскуляризацией и удалением клеточного детрита. По сравнению с нормотермией ЛГ изменяла представленность отдельных клеточных субпопуляций и вызывала специфическую для реактивных астроцитов модуляцию экспрессии генов нейротропных факторов. Кроме того, в группе гипотермии после ЧМТ доля эндотелиальных клеток-вершин была выше, чем в группе нормотермии. Эти данные подчёркивают значение ранних температурно-зависимых процессов в глиальных и сосудистых клетках, запускающих потенциально нейропротективные сигнальные каскады, зависящие от типа клеток. Применение scRNA-seq для изучения клеточно-специфических механизмов действия терапевтических вмешательств создаёт ценный ресурс для выявления биологических путей, которые могут стать мишенями при разработке нейропротективных и репаративных методов лечения.