Hohe Wichtigkeit
30. Juli 2026
Die zelluläre Zusammensetzung des immunologischen Mikroumfelds in arteriovenösen Malformationen (bAVMs) im Gehirn auf Einzelzellauflösung zu charakterisieren und Immunzellpopulationen zu identifizieren, die mit Angiogenese und dem Umbau der extrazellulären Matrix assoziiert sind.
Analysierte öffentlich verfügbare Daten zur Einzelzell-RNA-Sequenzierung von fünf menschlichen bAVM-Proben und fünf Kontrollgehirnproben. Implementierte Qualitätskontrolle, Datenintegration und Annotation der Immunzelltypen basierend auf der Expression kanonischer Marker-Gene. Bewertete die Expression von Genen, die mit Angiogenese und dem Umbau der extrazellulären Matrix in Immunzellpopulationen assoziiert sind, unter Verwendung des UCell-Scores und des Wilcoxon-Rangsummentests für Vergleiche, wobei p-Werte für multiple Vergleiche mit dem Benjamini-Hochberg-Verfahren angepasst wurden.
Die Analyse offenbarte 46.360 Immunzellen, wobei bAVMs signifikant höhere Anteile an aktivierten lymphoiden und myeloiden Populationen im Vergleich zu Kontrollen aufwiesen. Besonders M1-ähnliche Makrophagen zeigten eine erhöhte transkriptionale Aktivität, die mit Angiogenese assoziiert ist (UCell-Score von 0,22 gegenüber 0,13 in Kontrollen), ebenso wie dendritische Zellen (0,16 vs. 0,10) und Monozyten (0,20 vs. 0,15), während proliferierende CD8 T-Zellen eine geringere Aktivität zeigten (0,04 vs. 0,05). Programme der extrazellulären Matrix in myeloiden Zellen waren weniger ausgeprägt, zeigten jedoch einen Trend zur Signifikanz (angepasstes p = 0,09).
Die Studie stützt sich auf Daten von einer begrenzten Anzahl von bAVM-Proben und Kontrollen, was die Generalisierbarkeit der Ergebnisse beeinflussen könnte. Die entdeckten Assoziationen sind korrelativ und stellen keine Kausalität zwischen Immunzelltypen und der Progression von bAVM her.
Das Verständnis der Rolle von Immunpopulationen in bAVMs bietet Einblicke in pathologische Prozesse und hebt das Potenzial hervor, die Immunantwort als therapeutische Strategie zur Behandlung dieser Läsionen gezielt anzusprechen.
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Background/Objectives: Brain arteriovenous malformations (bAVMs) are complex cerebrovascular lesions that carry a substantial risk of intracranial hemorrhage, yet the biological mechanisms underlying vascular remodeling remain incompletely understood. As increasing evidence suggests that inflammatory processes contribute to vascular remodeling and bAVM progression, this study aimed to characterize the cellular composition of the immune microenvironment in human bAVMs at single-cell resolution and to identify immune cell populations associated with transcriptional programs related to angiogenesis and extracellular matrix remodeling. Methods: Publicly accessible single-cell RNA sequencing data from five human bAVM samples and five control brain specimens were analyzed. After quality control and data integration, immune cell types were annotated based on canonical marker gene expression. To assess biological processes relevant to vascular remodeling, the expression of predefined gene sets associated with angiogenesis and extracellular matrix remodeling, derived from the Molecular Signatures Database (MSigDB), was quantified across cell populations using rank-based gene set scoring (UCell). Differences between bAVM and control samples were evaluated at the sample level using the Wilcoxon rank-sum test. For each immune cell type, mean UCell scores were calculated per biological sample and compared between groups. To account for multiple comparisons across cell types, p-values were adjusted using the Benjamini-Hochberg procedure. Results: After quality control, 46,360 immune cells were analyzed. Compared with control tissue, bAVMs showed numerically higher proportions of lymphoid (activated T cells and CD8 T cells) and myeloid populations (M1-like macrophages, monocytes, and dendritic cells). Angiogenesis-related transcriptional activity was highest in myeloid cells and significantly increased in bAVMs, particularly in M1-like macrophages (UCell score 0.22 vs. 0.13), dendritic cells (0.16 vs. 0.10) and monocytes (0.20 vs. 0.15), whereas proliferating CD8 T cells showed a lower score (0.04 vs. 0.05; adjusted p = 0.040 for all four). Extracellular matrix-related programs showed a similar but weaker and non-significant pattern in myeloid populations (e.g., monocytes, dendritic cells, microglia-like cells; adjusted p = 0.09). Conclusions: Our findings identify myeloid cells, particularly M1-like macrophages, monocytes and dendritic cells, as important immune populations associated with angiogenesis in bAVMs. These findings highlight a potential role of immune-driven vascular remodeling in the pathophysiology of bAVMs.