Microglia progenitors seed the central nervous system from the yolk sac, but little is known about the origin of non-parenchymal macrophages. Prinz and colleagues demonstrate that these macrophages in the central nervous system are related to but distinct from microglia and are largely of embryonic origin. Perivascular, subdural meningeal and choroid plexus macrophages are non-parenchymal macrophages that mediate immune responses at brain boundaries. Although the origin of parenchymal microglia has recently been elucidated, much less is known about the precursors, the underlying transcriptional program and the dynamics of the other macrophages in the central nervous system (CNS). It was assumed that they have a high turnover from blood-borne monocytes. However, using parabiosis and fate-mapping approaches in mice, we found that CNS macrophages arose from hematopoietic precursors during embryonic development and established stable populations, with the notable exception of choroid plexus macrophages, which had dual origins and a shorter life span. The generation of CNS macrophages relied on the transcription factor PU.1, whereas the MYB, BATF3 and NR4A1 transcription factors were not required.

A myeloid cell atlas of neuroinflammation Myeloid cells, such as dendritic cells and macrophages, in the central nervous system (CNS) play critical roles in the initiation and exacerbation of multiple sclerosis (MS). Jordão et al. combined high-throughput single-cell RNA sequencing and intravital microscopy to compile a transcriptional atlas of myeloid subsets in experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE), a mouse model of MS. Microglia and other CNS-associated macrophages expanded and transformed into various context-dependent subtypes during EAE. Furthermore, dendritic cells and monocyte-derived cells, but not resident macrophages, played a critical role by presenting antigen to pathogenic T cells. This exhaustive characterization may inform future therapeutic targeting strategies in MS. Science , this issue p. eaat7554

Whereas microglia involvement in virtually all brain diseases is well accepted their role in the control of homeostasis in the central nervous system (CNS) is mainly thought to be the maintenance of neuronal function through the formation, refinement, and monitoring of synapses in both the developing and adult brain. Although the prenatal origin as well as the neuron-centered function of cortical microglia has recently been elucidated, much less is known about a distinct amoeboid microglia population formerly described as the “fountain of microglia” that appears only postnatally in myelinated regions such as corpus callosum and cerebellum. Using large-scale transcriptional profiling, fate mapping, and genetic targeting approaches, we identified a unique molecular signature of this microglia subset that arose from a CNS endogenous microglia pool independent from circulating myeloid cells. Microglia depletion experiments revealed an essential role of postnatal microglia for the proper development and homeostasis of oligodendrocytes and their progenitors. Our data provide new cellular and molecular insights into the myelin-supporting function of microglia in the normal CNS.

Cardiac macrophages (cMΦ) are critical for early postnatal heart regeneration and fibrotic repair in the adult heart, but their origins and cellular dynamics during postnatal development have not been well characterized. Tissue macrophages can be derived from embryonic progenitors or from monocytes during inflammation. We report that within the first weeks after birth, the embryo-derived population of resident CX3CR1+ cMΦ diversifies into MHCII+ and MHCII− cells. Genetic fate mapping demonstrated that cMΦ derived from CX3CR1+ embryonic progenitors persisted into adulthood but the initially high contribution to resident cMΦ declined after birth. Consistent with this, the early significant proliferation rate of resident cMΦ decreased with age upon diversification into subpopulations. Bone marrow (BM) reconstitution experiments showed monocyte-dependent quantitative replacement of all cMΦ populations. Furthermore, parabiotic mice and BM chimeras of nonirradiated recipient mice revealed a slow but significant donor contribution to cMΦ. Together, our observations indicate that in the heart, embryo-derived cMΦ show declining self-renewal with age and are progressively substituted by monocyte-derived macrophages, even in the absence of inflammation.