《Nature》：巨噬細胞保護周圍病變（DPN）的感覺軸突損失

2025年2月12日，波士頓兒童醫(yī)院的研究人員，在國際頂勘Nature（IF：50.5）發(fā)表了題為“  Macrophages Macrophages protect against sensory axon loss in peripheral neuropathy"的研究性論文。該研究小組設計了一個由高脂肪、高果糖飲食引起的糖尿病小鼠模型。該模型顯示，這些小鼠在開始這種飲食的8到12周內(nèi)出現(xiàn)了糖尿病的所有主要特征。約6個月時，皮膚軸突開始退化，提示存在神經(jīng)的病變。研究人員懷疑周圍神經(jīng)的病變是由免疫系統(tǒng)引起的，因此使用單細胞測序檢測周圍神經(jīng)感覺神經(jīng)元軸突附近免疫細胞的變化。研究人員發(fā)現(xiàn)一種存在于神經(jīng)中的免疫細胞，也就是一種促炎巨噬細胞，開始產(chǎn)生趨化因子。這些信號分子招募了第二批循環(huán)巨噬細胞，這些巨噬細胞在小鼠開始進食12周后開始浸潤神經(jīng)，此時感覺癥狀開始出現(xiàn)，但還沒有看到神經(jīng)退化。以前，巨噬細胞被認為在糖尿病中起致病作用，主要對軸突損失作出反應。但Hakim, Woolf和同事們的觀察結(jié)果恰恰相反。Woolf說：“令我們驚訝的是，當我們阻止巨噬細胞滲入神經(jīng)時，神經(jīng)的病變開始惡化，而不是好轉(zhuǎn)。巨噬細胞具有保護作用。它們減緩了神經(jīng)的病變的發(fā)生，減少了其影響。"

本研究采用高脂肪、高果糖飲食（HFHFD）誘導肥胖和糖尿病前期代謝變化，研究DPN的發(fā)病機制。周圍神經(jīng)的病變是2型糖尿病的常見并發(fā)癥，與肥胖、導管感覺喪失以及部分患者的神經(jīng)性疼痛密切相關(guān)。雖然糖尿病周圍神經(jīng)的病變的發(fā)生和發(fā)展與血脂異常和高血糖有關(guān)，但炎癥對周圍神經(jīng)的病變發(fā)病機制的貢獻尚未得到研究。

飼喂HFHFD的小鼠在3個月后出現(xiàn)持續(xù)性熱痛覺減退，但表皮皮膚神經(jīng)纖維密度僅在6個月時出現(xiàn)減少。通過單細胞測序，該團隊發(fā)現(xiàn)CCR2+巨噬細胞在HFHFD喂養(yǎng)小鼠的坐骨神經(jīng)軸突變性檢測到之前就已經(jīng)浸潤。這些浸潤性巨噬細胞與神經(jīng)基質(zhì)誘導的巨噬細胞具有相似的基因表達，并表達神經(jīng)變性相關(guān)的小膠質(zhì)標記基因，盡管沒有軸突丟失或脫髓鞘。

通過基因或藥物阻斷CCR2信號傳導抑制巨噬細胞募集，導致更嚴重的熱痛覺減退和加速皮膚去神經(jīng)，募集巨噬細胞中表達的Lgals3基因的缺失也是如。因此，巨噬細胞募集到肥胖糖尿病前期小鼠的周圍神經(jīng)具有神經(jīng)保護作用，通過聚集素延緩末梢感覺軸突變性。增強和維持患者早期的神經(jīng)保護性免疫反應可以減緩或預防周圍神經(jīng)的病變。

圖2：CCR2巨噬細胞浸潤高脂高果糖飲食小鼠的坐骨神經(jīng)，并且駐留巨噬細胞變得具有促炎性

Figure 2 揭示了高脂高果糖飲食（HFHFD）對小鼠坐骨神經(jīng)的影響，重點研究了巨噬細胞的變化。首先，通過單細胞測序數(shù)據(jù)的整合分析（圖2a），研究發(fā)現(xiàn)坐骨神經(jīng)中的CCR2陽性巨噬細胞在HFHFD喂養(yǎng)的小鼠中顯著增加（圖2b）。這些細胞可能是最近從血液中侵入的，因為它們?nèi)匀槐磉_單核細胞標記物（如Ccr2、Fn1和Ly6c2），同時展示了巨噬細胞的特征。其次，該圖的免疫組化分析（圖2c和2d）顯示，HFHFD喂養(yǎng)的小鼠坐骨神經(jīng)中的F4/80陽性巨噬細胞在神經(jīng)的內(nèi)膜空間中數(shù)量增加。這些巨噬細胞不僅數(shù)量增多，并且表現(xiàn)出趨向炎癥的變化。流式細胞術(shù)進一步驗證了巨噬細胞招募的增加（圖2e），此外，這一增加與熱痛覺減退的出現(xiàn)同時發(fā)生，提示巨噬細胞可能是對神經(jīng)活動或神經(jīng)微環(huán)境變化的響應。最后，轉(zhuǎn)錄組分析顯示，在HFHFD喂養(yǎng)的小鼠中，駐留巨噬細胞（resMac）上調(diào)了多種趨化因子，如CCL3和CCL8，這暗示其可能參與了巨噬細胞的招募（圖2f）。基因功能分析強化了該觀點，表明趨化因子信號傳導路徑被激活（圖2g）。使用CCL2–RFP報告小鼠，研究進一步確認了CCL2主要由神經(jīng)中的駐留巨噬細胞產(chǎn)生，而不是神經(jīng)元或施旺細胞（圖2h和2i）。總體而言，F(xiàn)igure 2表明，在HFHFD喂養(yǎng)的小鼠中，CCR2依賴的巨噬細胞招募是一個關(guān)鍵過程，這些細胞通過參與趨化因子產(chǎn)生和炎癥信號傳導潛在影響神經(jīng)的保護和修復功能。

研究價值：

1.巨噬細胞的保護作用：CCR2巨噬細胞早期滲入到肥胖前糖尿病小鼠的坐骨神經(jīng)中，且這種浸潤是神經(jīng)保護性的，能夠延緩感覺神經(jīng)軸突的退化。這提示在臨床中，通過調(diào)節(jié)巨噬細胞的活性和浸潤，可能對延緩糖尿病周圍神經(jīng)的病變的進展具有潛在的治療價值。

2. Galectin-3 的作用： 巨噬細胞通過表達Gal-3來實現(xiàn)這種神經(jīng)保護作用。Gal-3在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的退化性疾病中也被認為具有保護作用。這為糖尿病周圍神經(jīng)的病變的治療提供了一個新的靶點，即通過增強Gal-3的表達或功能來延緩神經(jīng)的病變的進展。

3. 早期干預的重要性：研究顯示，巨噬細胞的早期招募能夠在神經(jīng)軸突退化明顯之前產(chǎn)生保護效應。這提示臨床上，在糖尿病或肥胖患者中，早期識別和干預可能是預防或減緩周圍神經(jīng)的病變的關(guān)鍵。

4. 與人類疾病的相關(guān)性：小鼠模型中的發(fā)現(xiàn)與人類糖尿病前期患者的感覺異常相似，這表明該模型能很好地模擬人類疾病。臨床上可考慮通過生物標志物的檢測來預測神經(jīng)的病變的風險，并制定個性化的治療策略。

總之，本論文研究了肥胖和前糖尿病狀態(tài)下外周神經(jīng)的病變的發(fā)生機制，特別關(guān)注炎癥在其中的作用。雖然巨噬細胞長期以來被認為在糖尿病和胰島素抵抗中的病理作用，但本研究發(fā)現(xiàn)巨噬細胞在疾病早期階段的募集延緩了外周神經(jīng)的病變的發(fā)生和進展。這一發(fā)現(xiàn)揭示了免疫細胞在飲食誘導的外周神經(jīng)的病變中的潛在神經(jīng)保護作用。巨噬細胞的募集具有神經(jīng)保護作用，可以通過galectin-3來延緩末端感覺軸突的退化。早期增強和維持神經(jīng)保護性免疫反應可能有助于減緩或預防外周神經(jīng)的病變的進展。

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原始文獻

Hakim, S., Jain, A., Adamson, S.S. et al. Macrophages protect against sensory axon loss in peripheral neuropathy. Nature (2025). doi.org/10.1038/s41586-024-08535-1.