2026年7月9日，由美国加州大学圣地亚哥分校Hiruy S. Meharena 教授研究团队，在国际顶尖期刊Cell在线发表题为：Persistent and transient senescent cells contribute to brain-barrier development的论文。核心发现如下：

• 不同的衰老状态存在于各类脑屏障细胞谱系中

• 内皮细胞与巨噬细胞会进入短暂炎症性衰老状态

• 脉络丛上皮维持持续性非炎症性衰老状态

• 清除衰老细胞可改变血管模式构建与脑脊液（CSF）稳态

论文官网截图

血脑屏障（BBB）与血 - 脑脊液（CSF）屏障的建立，需要多种不同细胞类型间精密协同，从而保护并营养大脑。本研究在小鼠中发现发育程序性p21阳性衰老细胞，在这两处脑界面呈现分化的衰老相关特征。在脉络丛（ChP）中，上皮细胞会维持终生的非炎症性衰老状态，该状态与脑脊液生成、血 - 脑脊液屏障完整性相关。与之相对，血管内皮细胞与脑驻留巨噬细胞在脑血管发生阶段短暂表现出促炎衰老特征，二者间存在交互信号，参与血管生成模式调控与胞外基质组装。孕中期清除p21阳性细胞会破坏脑血管构型与脉络丛完整性，引发出血、脑脊液生成受损以及脑室塌陷。上述结果表明，胚胎期衰老细胞可分化形成短暂型与长存续型两类状态，支撑脑屏障的形成与稳态维持；这一发现更新了现有认知 —— 持续性衰老并不仅仅属于病理状态。

图. 图解摘要。发育过程中，脑屏障各类细胞均可产生衰老细胞状态，但在存续时长与功能上存在差异。内皮细胞与巨噬细胞进入短暂的炎症性衰老状态；而脉络丛上皮细胞维持持续性非炎症性衰老状态，保障屏障的长期功能。这类细胞是脑屏障形成及发挥功能所必需的。

细胞衰老是一套多维度的生物学程序，参与发育、衰老及疾病过程 [1,2]。传统观点将其看作应激应答引发的生长停滞，而如今越来越多研究证实，细胞衰老也是发育与再生过程中的一种生理性机制 [3,4,5]。胚胎发生期间，一过性衰老细胞参与肢体、肾脏、内淋巴囊与胎盘的组织重塑 [3,4,6]。这类细胞具备典型衰老标志：表达细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子1（Cdkn1a/p21）、细胞周期停滞、溶酶体功能异常，以及衰老相关分泌表型（SASP）；凭借SASP，衰老细胞可不依赖增殖或凋亡而调控局部微环境 [1,2,7]。通过SASP，细胞分泌多种因子重塑组织微环境、调控邻近细胞的生物学行为 [3,4,7,8]。与之不同，大脑中的细胞衰老既往多与衰老、神经退行性疾病相关，会介导认知功能衰退 [9,10]。此外，新证据提示细胞衰老参与神经发育障碍，包括自闭症谱系障碍（ASD）、小头畸形与唐氏综合征（DS）[1,11,12,13]。但衰老相关细胞状态是否是正常神经发育的组成部分，目前尚不明确。

脑形态发生需要一系列在时空上精密协同的生物学事件，产生多种细胞类型与维持脑功能所必需的特化结构。神经管的神经上皮细胞可分化产生神经元、星形胶质细胞、少突胶质细胞、室管膜细胞以及脑脉络丛上皮（ChPe）细胞 [14,15]。孕中期，血管内皮细胞（VEC）、巨噬细胞与周细胞侵入神经管，助力血脑屏障（BBB）构建；血脑屏障可保护神经组织，并调控血液中营养物质与信号分子的转运 [16,17,18]。与此同时，神经管分化形成长寿命的脉络丛（ChP），该结构主要由上皮细胞构成 [19,20,21,22]。脉络丛形成血 - 脑脊液（CSF）屏障，并负责脑脊液的生成；脑脊液对大脑发育、稳态维持及代谢废物清除至关重要 [15,19,20,23,24]。尽管调控血脑屏障、血 - 脑脊液屏障形成的分子与细胞机制已有较多研究，但尚不明确：参与屏障构建的特定细胞亚群，是否会形成具有细胞类型特异性的功能状态，并协同推动屏障发育。

本研究鉴定出发育程序调控的p21阳性衰老细胞群，这类细胞与脑屏障的形成及功能维持相关。在小鼠孕中期，大脑内三类主要细胞群出现衰老细胞：脉络丛上皮细胞、血管内皮细胞及脑驻留巨噬细胞。这些细胞具备经典衰老特征，包含共有转录特征、SASP、溶酶体功能异常以及细胞周期退出。除共有特征外，每种细胞类型还具有独特的分子谱与功能。脉络丛上皮细胞的衰老表现为非炎症性分泌状态，上皮及屏障相关基因上调。值得关注的是，该状态可持续至成年，提示其参与上皮屏障细胞特化的非再生性功能。与之相反，血管内皮细胞和脑驻留巨噬细胞进入一过性胚胎衰老状态，特征为促炎型SASP、丰富的受体-配体相互作用，协同调控血管生成模式与胞外基质（ECM）沉积。我们在体内对p21阳性细胞进行广谱敲除与细胞特异性敲除，解析不同细胞群在脑发育中的作用。全谱系敲除p21阳性细胞实验证明，该类细胞整体对血管构型、脉络丛完整性及脑脊液调节至关重要；而巨噬细胞特异性敲除p21阳性细胞，则揭示该细胞群特异性参与血管形态发生。本研究结果支持如下模型：胚胎程序性衰老细胞状态以不同时序模式存在于脑中，一过性衰老状态参与发育重塑与血管构型建成；持续性衰老状态则维持脉络丛结构与功能的终身稳态。

CDKI（周期素依赖性蛋白激酶抑制物）简介

CDKI，英文全称: Cyclin-Dependent Kinase Inhibitor Proteins（周期素依赖性蛋白激酶抑制物），是一类通过抑制CDK（周期素依赖性蛋白激酶）活性来负向调控细胞周期的蛋白质。

它们确保细胞周期在DNA受损或环境不利时能够暂停，为修复或应对外界压力争取时间。根据结构同源性，CDKI主要分为两大核心家族：

INK4家族

这一家族的成员包含4个回钩状重复序列（ankyrin repeats），能够特异性地与CDK4和CDK6结合，从而抑制其活性。

主要成员：包括p16INK4a、p15INK4b、p18INK4c和p19INK4d。

核心功能：它们专门抑制G1期进展，通过阻断CDK4/6对Rb蛋白的磷酸化，防止细胞从G1期进入S期。

CIP/KIP家族

这一家族的成员具有广泛的抑制谱，能够与多种Cyclin-CDK复合物结合，包括Cyclin D-CDK4/6、Cyclin E-CDK2等，从而抑制多个CDK的活性。

主要成员：包括p21（Cdkn1a，Cip1/WAF1）、p27（Kip1）和p57（Kip2）。

核心功能：

p21：是著名的p53抑癌蛋白的直接转录靶点。当DNA受损时，p53被激活，进而上调p21，使细胞周期停滞在G1期，以便进行DNA修复。p21还能抑制PCNA，直接阻断DNA合成。

p27：主要响应TGF-β等抗增殖信号和细胞接触抑制。在静息细胞中水平较高，当细胞受到生长因子刺激时，其水平会迅速下降，从而允许细胞进入细胞周期。p27也被认为是一个潜在的抑癌基因，其在多种肿瘤中的表达下调与预后不良相关。

总的来说，这两大家族相互配合，共同构成了细胞周期调控网络中至关重要的“刹车”系统。它们的失调与癌症的发生和发展密切相关，因此也是抗癌药物研发的重要靶点。

核心数据

一. 神经发育过程中p21在特定脑细胞类型的时空表达

p21表达升高是细胞衰老的标志，其中也包括妊娠中期发生的程序性胚胎衰老。取小鼠胚胎第13.5天（E13.5）全胚胎连续矢状冷冻切片，我们发现：p21阳性细胞大量分布于侧脑室（LV）、第四脑室（4V）正在发育的脉络丛（ChP），以及邻近的皮质缘区；超过80%的组织切片中均可检出这类细胞。E10.5–E18.5期间，上述三个区域均富集p21阳性细胞，但各自的时间变化模式存在差异（图 1A、1B）。皮质缘区的p21阳性细胞数量在E12.5–E13.5达到峰值，至E18.5时基本消失。与之不同，侧脑室、第四脑室脉络丛内p21阳性细胞峰值出现在E13.5–E14.5，且在发育后期仍维持较高水平。同时在所有检测时间点，均可在这些高密度区域之外观察到散在的p21阳性细胞。

图1. 胚胎发育期间，p21 在卡哈尔-雷济厄斯（CR）细胞、脉络丛上皮（ChPe）细胞、血管内皮细胞（VECs）及脑驻留巨噬细胞中表达。

为明确神经发育阶段表达p21的特定脑细胞类型，我们采用已发表的单细胞RNA测序（scRNA-seq）数据集，覆盖小鼠E8–E18发育阶段的脑组织。在51个转录组特征互不相同的细胞簇中，有4个细胞簇中p21（Cdkn1a）阳性细胞占比显著（>10%）（图 1C），分别为：卡哈尔 - 雷济厄斯细胞（CR 细胞，标记基因Trp73、Reln、Calb2、Tbr1）、脉络丛上皮细胞（ChPe细胞，标记基因Cfap126、Cfap52、Pifo、Foxj1）、血管内皮细胞（VECs，标记基因 Ly6c1、Cldn5、Flt1、Pecam1）与脑驻留巨噬细胞（标记基因 Trem2、Aif1、Spi1、Csf1r、Mrc1、P2ry12）。

我们进一步验证了p21的表达定位：胚胎皮质缘区T盒脑转录因子（Tbr1）阳性CR细胞（图1D）、水通道蛋白 1（Aqp1）阳性脉络丛上皮细胞（图1E）、常共表达Notch配体Dll4的CD31阳性内皮细胞（图1F）；同时也见于脑实质内Iba1阳性小胶质细胞（图1G）以及Iba1⁺/CD206⁺边界相关巨噬细胞（BAMs；图1H）。

二. 胚胎p21阳性脑细胞具备细胞衰老特征

衰老细胞的细胞周期停滞主要由细胞周期蛋白依赖性激酶（CDK）抑制因子p21 与p16上调介导。但胚胎衰老依赖p21，不依赖p16。与此一致，胚胎脑组织单细胞RNA测序数据集未检出表达 Cdkn2a（p16）的细胞，因此后续分析聚焦于p21⁺细胞。p21并非细胞衰老特异性标志物，且不存在单一标志物可定义该状态 ，因此我们采用多维度策略，判定这些胚胎脑内p21阳性细胞是否确实发生衰老。

首先，我们利用已建立的小鼠体外细胞衰老模型构建衰老相关转录特征集（SaTS），模型包括电离辐射（IR）、阿霉素（DOX）、复制耗竭（REP）及癌基因诱导衰老（OIS）诱导的衰老。在上述全部模型中，观察到一套共有的基因表达模式：细胞周期、DNA 复制、蛋白质翻译相关基因下调（共1315个基因）；炎症应答、溶酶体功能、细胞因子合成、脂质分解代谢、囊泡转运相关基因上调（共1203个基因）。该特征集与已发表的衰老基因集方向高度吻合，证实SaTS能够捕获细胞衰老的核心转录特征。

随后我们按细胞类型，对比p21⁺细胞转录组程序与SaTS。神经上皮谱系细胞（CR、ChPe）：将p21⁺细胞与其前体细胞对比；起源于脑外的血管内皮细胞（VEC）与脑驻留巨噬细胞：将p21⁺与p21⁻细胞对比。进一步执行置换检验（10000次随机置换），评估p21⁺细胞差异表达基因（DEG）与SaTS的相似性。所有细胞类型中，p21⁺细胞转录特征均与衰老细胞显著相似；p21阳性群体上调/下调基因和SaTS之间存在强方向相关性（p<10⁻⁴；图 2A）。对SaTS共有基因分析显示，下调基因在4类p21⁺细胞中高度保守，提示增殖与翻译程序被普遍抑制。与此表型一致：p21⁺细胞细胞周期与蛋白翻译相关基因下调（图 2B）；p21⁺细胞不表达 Ki67（图 2C–2H）；p21⁺脉络丛上皮细胞蛋白质合成水平下降。

图2. p21阳性脉络丛上皮细胞、血管内皮细胞及脑驻留巨噬细胞呈现衰老特征。

经典体外模型中，DNA损伤是p21介导衰老的关键上游触发因素。但与既往胚胎衰老报道一致，我们未在p21⁺细胞中检测到DNA损伤或凋亡证据。

SaTS上调基因具有显著细胞类型特异性：p21⁺血管内皮细胞与巨噬细胞富集免疫相关特征；血管内皮细胞、脉络丛上皮富集脂质分解代谢基因；CR细胞富集囊泡介导转运与内质网组装相关基因；脉络丛上皮细胞特有纤毛、半乳糖苷酶活性相关基因富集。溶酶体功能异常是衰老标志，特征为pH6.0条件下衰老相关β- 半乳糖苷酶（SA-β-gal）活性升高、脂褐素蓄积。4 类p21⁺细胞均在转录水平上调溶酶体基因（图 2B）；但溶酶体功能异常的功能标志物SA-β-gal 与脂褐素仅存在于p21⁺脉络丛上皮、血管内皮、巨噬细胞，CR 细胞无此阳性信号（图 2I–2M）。

此外，p21⁺脉络丛上皮、血管内皮、巨噬细胞（CR 细胞除外）会上调关键 SASP相关通路，包括细胞因子生成与分泌囊泡通路（图 2B）。相应地，这些细胞上调基因富集分泌因子编码基因。为直接评估与SASP的重叠，我们整理SASP基因列表：定义为至少一种体外细胞衰老模型中上调的分泌因子。p21⁺血管内皮、巨噬细胞、脉络丛上皮的上调分泌基因与SASP基因集显著重叠：p21⁺血管内皮重叠率77.3%（Fisher 检验 p=1.17×10⁻²⁰⁸；图 2N）；p21⁺巨噬细胞88.5%（p=8.33×10⁻⁸⁰；图2O）；p21⁺脉络丛上皮73.4%（p=5.25×10⁻²¹⁶；图2P），证明存在类SASP表型。尽管这些细胞共享部分SASP特征，但各自分泌特征互不相同；上调因子参与细胞外基质重塑、细胞通讯、血管生成等共有功能模块。

p21⁺巨噬细胞呈现强促炎转录谱，包含Il1a/b、Il6、Tnf、Ccl2/3/4/7等经典细胞因子与趋化因子（图 2Q）。p21⁺血管内皮细胞炎症谱部分重叠，特征为Cxcl1/2、Mmp9、Isg15表达上调（图 2N）。与之对比，p21⁺脉络丛上皮上调一组独特的营养型分泌因子；其中92%与胚胎脑脊液中高丰度因子重合（p=2.2×10⁻¹⁶），包括 Igf2、Apoe、Adamts1、Timp3（图 2N），提示不同细胞类型存在分化的信号模式。

综上，该系列结果表明：胚胎p21阳性脉络丛上皮、血管内皮、脑驻留巨噬细胞具备细胞衰老核心特征，CR细胞则不具备（表1）。血管与免疫类细胞呈现经典促炎SASP；脉络丛上皮采用一套独特分泌转录谱，适配其功能输出。相反，p21⁺CR细胞虽转录状态相似，但缺少细胞衰老表型标志。实际上，p21⁺CR细胞上调基因主要参与神经元分化与迁移；皮质缘区内p21表达与CR成熟标记Tbr1、Reln呈负相关（图 1D）。提示这类细胞中瞬时p21表达参与细胞分化，并非真正的衰老状态。

三. 脑内胚胎衰老的时空动态变化

我们已在上文证实上皮、免疫及血管组分中存在p21阳性衰老细胞，但这类细胞的发育演化轨迹尚不明确。本研究构建了可诱导谱系示踪系统：将他莫昔芬响应型Cre重组酶（Cre-ERT2-2A）置于Cdkn1a/p21启动子下游（p21-CreERT2）。将该品系与Ai9报告小鼠杂交后，给予他莫昔芬，该系统可对表达p21的细胞进行时间特异性tdTomato（tdT）标记。不施加他莫昔芬时，未检出任何tdT阳性细胞，验证了该系统的特异性。在E11.5–E15.5每日注射他莫昔芬，至E18.5时，可标记相当比例的p73阳性CR细胞（约80%–90%）、脉络丛细胞（约80%–90%）及凝集素阳性血管（约60%–80%）。与之相比，E18.5时仅有约15%–20% Iba1阳性脑驻留巨噬细胞被tdT 标记。

为深入理解衰老启动的时空动态特征，我们选取妊娠中期三个发育时间窗进行他莫昔芬注射：早期（E9.5–E11.5）、中期（E12.5–E13.5）、晚期（E14.5–E15.5）；并分别在E18.5和出生后第21天（PND21）检测tdT阳性细胞。PND21时，全脑均可检出tdT阳性细胞；在中期、晚期注射组中，阳性细胞占比更高。tdT 阳性细胞形态多样，包含神经元样、巨噬细胞样、血管样及上皮样细胞，与免疫染色和单细胞RNA测序结果一致（图 1）。

我们利用时序特征明确的CR细胞验证这套谱系示踪系统。E18.5时，在大脑皮质与海马边缘区均可检出tdT⁺/p73⁺细胞，且表达Reln。与预期相符：皮质CR细胞在PND21时消失，而海马区tdT⁺/p73⁺细胞仍持续存在。该结果重现了CR细胞发生的已知时序规律，证实本系统可在脑发育过程中，在空间与时间层面精准捕捉p21的表达。

对早、中、晚三个时间窗的分析显示，ChPe细胞、VEC、脑驻留巨噬细胞这三类细胞中p21阳性细胞的时序表达模式各不相同。早期时间窗（E9.5–E11.5）：大多数细胞谱系标记信号稀少（图 3B、3E、3G）。脉络丛中，在脉络丛形态发生前（约E11.5–E12.5）即可检测到tdT阳性标记，覆盖约10%–25%脉络丛上皮细胞（图 3A、3B），提示部分前体细胞很早就启动p21表达。此阶段血管内皮细胞标记极少（凝集素阳性区域中仅约2%–18%；图 3C–3E），阳性信号主要集中在后脑，后脑是血管发育最早启动的脑区（约 E10）。与之类似，早期标记时间窗内全脑p21阳性脑驻留巨噬细胞（tdT⁺/Iba1⁺）数量稀少，占比＜5%（图 3F、3G）。上述结果说明：在神经发育早期，脑内仅小部分细胞出现衰老相关p21表达。

图3. 胚胎 p21 阳性细胞在特定脑区产生，并持续留存至出生后阶段。

中期时间窗（E12.5–E13.5）：三类细胞的p21阳性标记均扩增。脉络丛上皮细胞标记比例上升至约50%（图 3B），恰好对应上皮快速扩增与功能成熟阶段。后脑与丘脑的血管内皮细胞标记增多（约 25%–30%），前脑标记水平仍较低（约 5%；图 3E），与血管发生由头向尾推进、血脑屏障初步形成的规律吻合。该时间窗内脑驻留巨噬细胞标记同步升高，其区域与时序变化趋势与血管内皮细胞标记类似（图 3G）。

晚期时间窗（E14.5–E15.5）：所有细胞谱系的p21标记达到峰值。脉络丛 tdT 阳性标记维持高水平（约 50%），该比例持续保持至 PND21（图 3A、3B），而脉络丛体积无明显改变。PND21可观察到侧脑室脉络丛上皮tdT阳性细胞向外形成胞外出芽结构，支持这类细胞参与脑脊液分泌与囊泡介导信号传递的功能假说。晚期时间窗内，三个脑区的血管内皮细胞、脑驻留巨噬细胞标记均增加：前脑、丘脑、后脑血管内皮标记分别升至约 20%、40%、30%（图 3E），与血脑屏障成熟过程中持续发生的血管重塑同步。tdT阳性血管内皮共表达核标记ETS相关基因（ERG），确认其内皮细胞身份。脑驻留巨噬细胞标记也在此时间窗达到峰值，占Iba1阳性细胞的约 10%，主要分布于丘脑与后脑脑实质（图 3G）。

综上，上述模式说明p21阳性衰老细胞随脑屏障系统的发育，以严格的时空特异性模式产生。

四. 出生后脉络丛中持续存在的衰老

早期研究认为胚胎衰老细胞是一过性的：这类细胞在关键发育时间窗出现，随后经免疫介导被清除。但后续谱系示踪研究提示，部分衰老细胞可逃逸清除、重新进入细胞周期，并参与成体组织构成。我们在E12.5未检出重新进入细胞周期的tdT⁺/EdU⁺（乙炔基 - 2′- 脱氧尿苷阳性）细胞。与之相符，在前脑与后脑，早、中、晚三个时间窗标记的tdT⁺细胞在E18.5均不表达 Ki67，提示脑内 p21阳性细胞在胚胎发育阶段不会重返细胞周期。此外，侧脑室、第四脑室的 tdT⁺脉络丛上皮细胞在E18.5 与PND21阶段均无Ki67表达，这与脉络丛起源于胚胎、细胞更新速率低的特点一致。

谱系示踪结果显示，绝大多数胚胎来源的p21阳性脉络丛上皮细胞、血管内皮细胞、脑驻留巨噬细胞至少可维持至出生后 3 周（图 3B、3E、3G）；但尚不清楚出生后这些细胞是否仍保留衰老标志物。对晚期时间窗他莫昔芬标记的小鼠，在PND21可检出 tdT⁺/p21⁺/SA-β-gal⁺以及 tdT⁺/p21⁺/ 脂褐素阳性的脉络丛上皮细胞（图 4A、4B）。与之相反，出生后在tdT⁺/ 凝集素阳性血管内皮细胞、tdT⁺/Iba1⁺脑驻留巨噬细胞中，均检测不到p21、SA-β-gal与脂褐素（图 4A、4B）。并且，在12月龄小鼠脑组织中仍能检出SA-β-gal⁺/p21⁺脉络丛上皮细胞（图 4C）。

图4. 胚胎来源p21阳性脉络丛上皮细胞在成年期持续表达衰老标志物，而胚胎血管内皮细胞与脑驻留巨噬细胞的衰老呈一过性。

综上，上述结果揭示脑内胚胎p21阳性细胞存在差异化的时空动态特征：脉络丛上皮细胞在出生后持续保留衰老标志物；而血管、巨噬细胞群体仅在血脑屏障发育关键阶段呈现一过性胚胎衰老。为探究这些细胞群体如何调控屏障发育，我们接下来分析其转录组特征、细胞间相互作用，并在妊娠中期开展细胞特异性清除实验。

五. 胚胎衰老型脑驻留巨噬细胞与血管细胞间的相互作用

p21阳性血管内皮细胞（VECs）与脑驻留巨噬细胞的转录组特征显示，二者共同上调衰老相关分泌表型（SASP）相关通路，包括炎症反应、细胞因子信号通路与血管生成通路（图 5A、5B）。p21阳性脑驻留巨噬细胞上调运动能力、细胞因子合成及血管生成相关基因（Bmp2、Hgf、Il1b、Il6、Tnf与Cxcl10）；而p21阳性血管内皮细胞表达血脑屏障发育关键基因（Kdr、Cldn5、Icam1、Msfd2a与Ocln）以及周细胞/巨噬细胞募集相关基因（Mcam、Pdgfb、Csf1、Il34与S1pr1），符合一过性促血管生成状态的特征。

图5. 胚胎期p21阳性细胞的清除会破坏脑血管发育。

配体-受体互作分析表明，p21阳性血管内皮细胞与p21阳性脑驻留巨噬细胞之间存在配体及其同源受体的双向富集（图 5C）。例如，内皮细胞分泌的Csf1 与Il34可作用于巨噬细胞的Csf1r以促进巨噬细胞募集；巨噬细胞分泌的Il1b可结合内皮细胞Il1r1，刺激内皮细胞迁移，提示二者存在功能协同效应。空间分布上，E18.5时tdT⁺/Iba1⁺脑驻留巨噬细胞相比tdT⁻/Iba1⁺巨噬细胞，更多分布在tdT阳性血管附近（图 5D、5F）；而PND21阶段不再观察到这种空间关联（图 5E、5F），提示该互作仅存在于胚胎发育的短暂窗口期。

鉴于脑驻留巨噬细胞在血管出芽中的作用，我们进一步探究p21阳性细胞是否在血管尖端细胞（tip cell）中富集。p21⁺/Cd31⁺细胞共表达尖端细胞标志物 Dll4，并定位于血管芽附近（图 1F）；尖端细胞群体中p21阳性细胞占比显著高于非尖端细胞（分别为 39% vs 11%，p=1.26×10⁻⁶⁴），尖端细胞转录谱与p21阳性血管内皮细胞显著相关（p<10⁻⁴），且与衰老相关转录特征集 SaTS 存在重叠。利用另一套独立的胚胎内皮细胞数据集验证发现，在多种组织中尖端细胞群体均富集p21阳性细胞：脑组织内尖端细胞p21阳性率 37%，非尖端细胞17%（p=2.8×10⁻⁸）；脑外组织尖端细胞12%，非尖端细胞6%（p=1.9×10⁻⁸）；脑内与脑外尖端细胞均可观察到SaTS富集。脑内尖端细胞的p21阳性比例（37%）高于脑外尖端细胞（12%，p=2.2×10⁻¹⁶）。综上，上述数据说明尖端细胞状态与p21相关的类衰老转录程序存在保守关联，且该特征在脑血管中更为显著。

六. 胚胎p21阳性细胞参与脑血管模式建成

鉴于胚胎衰老型p21阳性细胞在胚胎发生阶段的特化屏障形成区域存在时空富集，我们探究了p21阳性细胞群体在发育中血管与脉络丛内的功能。将p21-CreERT2小鼠与Cre诱导型白喉毒素 A（iDTA）小鼠模型杂交，实现对p21表达细胞的特异性清除。在E11.5–E15.5每日给予他莫昔芬，Cre⁺/DTA⁺（p21-iDTA⁺）胚胎在E18.5前发生胚胎致死，Cre⁻/DTA⁺（对照组）胚胎则无此现象；同时伴随严重发育缺陷，包括颅面畸形、生长迟缓、组织水肿与出血。p21-iDTA⁺小鼠脑体积小于对照组，p73阳性CR细胞数量显著下降，证实该系统可有效清除p21阳性细胞。此外，p21-iDTA⁺小鼠大脑皮质与海马的前体细胞群出现异常，这与既往CR细胞清除研究结果一致，证明本研究靶向p21的细胞清除体系有效。

血脑屏障是血管与神经组织间的关键界面，可限制血液来源细胞与溶质进入脑实质。发育过程中血脑屏障破坏会引发血管渗漏，继而造成神经发育异常。E18.5时，超过75%的p21-iDTA⁺小鼠脑组织出现不同程度脑膜或脑实质出血；并观察到红细胞渗漏至血管管腔外，提示血管完整性受损。E15.5时，p21阳性细胞清除引发血管模式的区域性改变：皮质、中脑背侧、中脑 - 后脑边界（MHB）的血管覆盖度升高；其中仅在中脑 - 后脑边界观察到血管分支增多、血管网络复杂度（连接度）下降（图 5G–5J）。内皮细胞增殖水平上升（图 5K），中脑与中脑 - 后脑边界的细胞外基质组分层粘连蛋白α4、IV 型胶原表达升高（图 5L–5N），提示p21阳性细胞能够抑制内皮增殖，并参与协调血管重塑与基质沉积。此外，清除p21阳性细胞后，p21-iDTA⁺小鼠后脑的脑驻留巨噬细胞与血管间距离相比对照组更远（图 5O、5P），说明p21阳性脑驻留巨噬细胞倾向与发育中血管结合。

为明确p21阳性脑驻留巨噬细胞是否为脑血管正常形成所必需，我们将p21-CreERT小鼠与Csf1r flox小鼠杂交（p21-Csf1r 品系）。Csf1r对巨噬细胞存活至关重要，敲除该基因可特异性耗竭p21阳性巨噬细胞，同时保留p21阳性血管内皮、脉络丛上皮及 CR 细胞。E11.5–E15.5每日注射他莫昔芬，E16.5时多个脑区Iba1阳性细胞凋亡增加、细胞数量减少（图 5Q–5S）。与p21-iDTA⁺小鼠不同，p21-Csf1r胚胎未见明显出血或生长阻滞。但在E16.5可检测到血管模式改变，该表型在中脑 - 后脑边界最为突出，表现为血管密度下降、网络复杂度降低（图 5Q、5T–5V），而基底膜沉积无明显差异。

对p21阳性细胞进行广谱清除和巨噬细胞特异性清除的结果表明：两类清除方式在调控血管扩增与血管模式建成中发挥不同但互补的作用。全部p21阳性细胞缺失会造成血管面积增大、分支复杂度改变、内皮增殖增强、基底膜组分增多；而选择性耗竭p21阳性巨噬细胞，则使血管生长与分支形成减少。

七.胚胎 p21 阳性细胞参与血 - 脑脊液屏障的发育与功能

脉络丛上皮细胞（ChPe）是特化的分泌型上皮细胞，其顶面富含微绒毛与纤毛，参与脑脊液的感知与稳态维持。它们通过血 - 脑脊液界面处的离子通道与转运体调控脑脊液成分。在衰老相关转录特征集（SaTS）与p21阳性脉络丛上皮细胞中共同上调的基因，富集于支持上述功能的生物学过程，包括纤毛发生、离子转运与细胞黏附（图 6A），提示衰老相关基因表达与上皮屏障功能及体液调控相契合。上调基因涉及：纤毛组装与脑室液流动（Rsph9、Dnah2、Ulk4、Kif3a与Ccdc39），黏附与极性（Ocln、Cldn1/2/3、Plxnb2与Tjp2/3），上皮 - 内皮信号传导（Vegfa/b、Pdgfa与Angptl2），以及抗凋亡、代谢与转运相关基因（Bcl2l1、Bcl6、Lpin1、Pld1、Slc22a17与Slc1a2）。综上，上述结果提示p21阳性脉络丛上皮细胞通过衰老相关特征，支持非再生组织中的上皮功能。

图6. 胚胎期p21阳性细胞清除引发血-脑脊液屏障发育与功能异常。

为评估p21阳性脉络丛上皮细胞的功能贡献，我们使用p21-iDTA⁺系统在E11.5–E15.5清除p21阳性细胞群体。该处理导致E15.5时头颈部周围出现水肿与体液积聚（图 6B）。E18.5时，侧脑室（约 44%）与第四脑室（约 42%）的脉络丛体积均减小，同时伴随脑室面积缩小（约 41%；图 6C–6E）。磁共振成像（MRI）分析显示，脑室内液体减少（侧脑室约 45%、第四脑室约 30%；图 6F、6G），而颅外液体蓄积增多（图 6F、6H），提示体液稳态受损；这可能同时反映脑脊液调控受损，以及广谱p21阳性细胞清除引起的系统性影响。由于脑脊液生成依赖血管输送血浆来源溶质、并经脉络丛上皮水通道与离子通道主动转运，我们在清除处理后检测了相关组分。E18.5时，p21-iDTA⁺胚胎侧脑室脉络丛中Aqp1（脑脊液分泌必需的水通道蛋白）表达下调（图 6I、6J）。此外，侧脑室脉络丛的Cd31阳性内皮细胞显著减少（图 6I、6K），提示血管供应受损。值得注意的是，脉络丛中IV型胶原信号强度同样降低（图 6L、6M），说明细胞外基质完整性受损，进而导致屏障功能障碍。

血 - 脑脊液界面屏障的完整性依赖于上皮极性、黏附与细胞外基质互作。与此对应，衰老相关的黏附与极性基因在p21阳性脉络丛上皮细胞中富集（图 6A）。清除p21阳性细胞后，丛蛋白B2（Plxnb2）与整合素β1表达下调（图 6L、6N），ZO-1/F-肌动蛋白组织结构发生改变。脑室内红细胞蓄积增加进一步提示屏障完整性受损。综上，这些结果表明p21阳性细胞支持脉络丛上皮组织结构及血 - 脑脊液屏障功能。

讨论

胚胎衰老与脑屏障发育

本研究结果发现，在脑屏障形成阶段，脉络丛上皮细胞、血管内皮细胞及脑驻留巨噬细胞中均存在具备细胞衰老特征的p21阳性细胞群；不同细胞谱系的衰老程序具有谱系特异性，以此满足血脑屏障与血 - 脑脊液屏障各自独特的生理需求。脉络丛上皮细胞维持一种持续性的非炎症状态，发挥屏障支持功能；而血管内皮细胞与脑驻留巨噬细胞一过性启动促炎型衰老状态，参与旁分泌信号传递与组织重塑。相应地，清除全部p21阳性细胞会引发严重结构与功能缺陷，包括脑出血、脑室塌陷及血管模式异常，凸显p21阳性细胞群对脑屏障完整性的重要作用。上述结果支持这样一种模型：衰老并非二元式的细胞命运，而是一套模块化程序；其各项特征可依据微环境选择性激活，进而调控组织发育与屏障构建。

血管内皮尖端细胞高表达p21，转录特征与衰老程序存在重叠，提示其处于类衰老血管生成状态，特点为增殖受抑、血管有序出芽。与此同时，p21阳性巨噬细胞定位于p21阳性内皮细胞附近，上调血管分泌因子与基质重塑因子。选择性清除p21阳性巨噬细胞会降低血管密度与分支复杂度；这与广谱清除全部p21阳性细胞后观察到的血管过度增生表型形成对比。该结果提示不同p21阳性细胞群具备互补功能：p21阳性内皮细胞参与血管出芽及血管成熟相关过程；而p21阳性巨噬细胞主要提供局部模式建成与重塑信号，该效应可能依赖SASP相关因子。值得注意的是，尖端细胞本身具有一过性特征，巨噬细胞也存在类似的状态，说明衰老相关特征的激活具有环境依赖性、可逆性，可整合至血管生成与组织重塑过程，并非固定的终末状态。

终身存在的脉络丛衰老：重新定义一种生理状态

衰老脉络丛上皮细胞可持续存在至老年，这一发现挑战了传统二元观点：即衰老要么在发育阶段一过性存在并发挥有益作用，要么在成体组织中慢性持续并产生损伤效应。经典衰老通常伴随由SASP驱动的慢性炎症与组织退变，但脉络丛上皮细胞对分泌表型进行了重塑，形成稳定、非炎症的状态，以维持长期生理功能。脉络丛上皮在发育早期进入衰老状态，由此获得适配脑 - 脑脊液界面需求的特征：在几乎无再生能力的微环境中稳定退出细胞周期；通过增强细胞外基质加固屏障完整性；维持动态纤毛组装、营养型信号传递及溶质转运。这些特征回答了一个基础生物学难题：高度分泌型的有丝分裂后上皮细胞，如何在细胞几乎不更新的条件下维持数十年功能稳定。发育性一过性衰老已在多种胚胎组织中被报道，但既往尚未发现任何体细胞群可将衰老维持为终身生理状态。衰老标志物持续存在，却无炎症或退行性特征，说明脉络丛上皮细胞处于一种受到调控、发挥有益作用的衰老状态。阐明该调控机制，有望为疾病状态下分泌表型发生病理性改变时的衰老靶向干预提供线索。

协调发育与衰老过程中的衰老现象

本研究提出一个框架，用以解释衰老在发育和衰老过程中的双重角色。细胞衰老的诸多核心特征，并非老年组织特有的病理性状态；其起源机制原本在胚胎发生阶段就被启用，用于协调组织模式建成、屏障形成以及长期结构稳定性。在机体衰老过程中，脑内多种细胞群（小胶质细胞、星形胶质细胞、少突胶质细胞、内皮细胞、脉络丛上皮细胞）都会累积衰老细胞，介导神经炎症、屏障功能受损与认知衰退。在神经退行性疾病模型中，清除衰老细胞可改善认知、减轻神经病理损伤，印证衰老参与年龄相关脑功能障碍。与此同时，衰老的核心特征（SASP介导的信号与细胞外基质重塑）也可以发挥有益功能。体外衰老模型中，屏障相关通路持续上调，包括细胞外基质组分、紧密连接蛋白（封闭蛋白、闭合蛋白、ZO-1）、转运体与纤毛相关分子。在发育阶段，这些特征在特定细胞类型中以可控、限时的方式激活。这种共性提示：屏障相关功能是衰老相关转录程序的重要组成部分，该程序的可控激活参与脑屏障构建。

在衰老与神经退行模型中，清除衰老细胞能够改善疾病表型；但清除衰老上皮细胞反而会破坏屏障完整性、促进病变发生。结合本研究结果可知，衰老细胞的靶向治疗需要充分考虑不同细胞谱系的特异性功能以及细胞所处的微环境。在该理论框架下：衰老属于环境依赖性过程，调控适当时可支持发育与稳态；若持续激活或无法被清除，则产生损伤。因此解析谱系特异性衰老程序（例如脉络丛上皮细胞中，促炎SASP因子与屏障支持型分泌功能发生解偶联），有助于开发更精准的治疗策略。

研究局限性

本研究依靠p21表达识别并在胚胎发育阶段通过遗传学手段清除衰老细胞。尽管p21在发育场景中是公认的衰老标志物，但p21表达并非衰老细胞特有；因此广谱清除全部p21阳性细胞可能引入与衰老无关的脱靶效应。此外，基于p21的清除策略是直接去除整个细胞，而非选择性干预衰老相关分子程序，因此难以区分所观察到的表型是来自衰老程序本身，还是细胞其他必需功能丢失造成。同时，广谱p21阳性细胞清除缺乏细胞类型特异性，会同时清除多种p21阳性细胞群，包括血管内皮、脉络丛上皮、巨噬细胞、CR 细胞以及脑外p21阳性细胞。因此广谱清除p21阳性细胞带来的发育表型（出血、屏障破坏、血管模式异常）不能确定归因于某一类细胞，还可能包含全身性间接效应。最后，本研究全部实验均在小鼠上开展，物种差异可能限制该结论向人类脑发育与疾病的推广。

荷兰Liposoma是巨噬细胞清除剂Clodronate Liposomes氯膦酸盐脂质体的发明人和原研者。作为全球领先的体内单核巨噬细胞清除试剂，其凭借稳定的化学性质、高效的清除能力及良好的生物相容性，已成为全球单核巨噬细胞清除的首选药物。产品被引频频见刊Cell，Nature和Science，助力突破发现，拓展科学边界。

原始文献

Watson LA, Adelsheim Z, Carter MJ, et al. Persistent and transient senescent cells contribute to brain-barrier development. Cell. 2026;189(14):4295-4309.e6. doi:10.1016/j.cell.2026.05.022