《Nature》：巨噬細(xì)胞保護(hù)周圍病變（DPN）的感覺(jué)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(guó)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(shè)計(jì)了一個(gè)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(kāi)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(gè)月時(shí)，皮膚軸突開(kāi)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(xì)胞測(cè)序檢測(cè)周圍神經(jīng)感覺(jué)神經(jīng)元軸突附近免疫細(xì)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(xì)胞，也就是一種促炎巨噬細(xì)胞，開(kāi)始產(chǎn)生趨化因子。這些信號(hào)分子招募了第二批循環(huán)巨噬細(xì)胞，這些巨噬細(xì)胞在小鼠開(kāi)始進(jìn)食12周后開(kāi)始浸潤(rùn)神經(jīng)，此時(shí)感覺(jué)癥狀開(kāi)始出現(xiàn)，但還沒(méi)有看到神經(jīng)退化。以前，巨噬細(xì)胞被認(rèn)為在糖尿病中起致病作用，主要對(duì)軸突損失作出反應(yīng)。但Hakim, Woolf和同事們的觀察結(jié)果恰恰相反。Woolf說(shuō)：“令我們驚訝的是，當(dāng)我們阻止巨噬細(xì)胞滲入神經(jīng)時(shí)，神經(jīng)的病變開(kāi)始惡化，而不是好轉(zhuǎn)。巨噬細(xì)胞具有保護(hù)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(dǎo)肥胖和糖尿病前期代謝變化，研究DPN的發(fā)病機(jī)制。周圍神經(jīng)的病變是2型糖尿病的常見(jiàn)并發(fā)癥，與肥胖、導(dǎo)管感覺(jué)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(duì)周圍神經(jīng)的病變發(fā)病機(jī)制的貢獻(xiàn)尚未得到研究。

飼喂HFHFD的小鼠在3個(gè)月后出現(xiàn)持續(xù)性熱痛覺(jué)減退，但表皮皮膚神經(jīng)纖維密度僅在6個(gè)月時(shí)出現(xiàn)減少。通過(guò)單細(xì)胞測(cè)序，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)CCR2+巨噬細(xì)胞在HFHFD喂養(yǎng)小鼠的坐骨神經(jīng)軸突變性檢測(cè)到之前就已經(jīng)浸潤(rùn)。這些浸潤(rùn)性巨噬細(xì)胞與神經(jīng)基質(zhì)誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞具有相似的基因表達(dá)，并表達(dá)神經(jīng)變性相關(guān)的小膠質(zhì)標(biāo)記基因，盡管沒(méi)有軸突丟失或脫髓鞘。

通過(guò)基因或藥物阻斷CCR2信號(hào)傳導(dǎo)抑制巨噬細(xì)胞募集，導(dǎo)致更嚴(yán)重的熱痛覺(jué)減退和加速皮膚去神經(jīng)，募集巨噬細(xì)胞中表達(dá)的Lgals3基因的缺失也是如。因此，巨噬細(xì)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(hù)作用，通過(guò)聚集素延緩末梢感覺(jué)軸突變性。增強(qiáng)和維持患者早期的神經(jīng)保護(hù)性免疫反應(yīng)可以減緩或預(yù)防周圍神經(jīng)的病變。

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

Figure 2 揭示了高脂高果糖飲食（HFHFD）對(duì)小鼠坐骨神經(jīng)的影響，重點(diǎn)研究了巨噬細(xì)胞的變化。首先，通過(guò)單細(xì)胞測(cè)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(yáng)性巨噬細(xì)胞在HFHFD喂養(yǎng)的小鼠中顯著增加（圖2b）。這些細(xì)胞可能是最近從血液中侵入的，因?yàn)樗鼈內(nèi)匀槐磉_(dá)單核細(xì)胞標(biāo)記物（如Ccr2、Fn1和Ly6c2），同時(shí)展示了巨噬細(xì)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(yáng)性巨噬細(xì)胞在神經(jīng)的內(nèi)膜空間中數(shù)量增加。這些巨噬細(xì)胞不僅數(shù)量增多，并且表現(xiàn)出趨向炎癥的變化。流式細(xì)胞術(shù)進(jìn)一步驗(yàn)證了巨噬細(xì)胞招募的增加（圖2e），此外，這一增加與熱痛覺(jué)減退的出現(xiàn)同時(shí)發(fā)生，提示巨噬細(xì)胞可能是對(duì)神經(jīng)活動(dòng)或神經(jīng)微環(huán)境變化的響應(yīng)。最后，轉(zhuǎn)錄組分析顯示，在HFHFD喂養(yǎng)的小鼠中，駐留巨噬細(xì)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(xì)胞的招募（圖2f）。基因功能分析強(qiáng)化了該觀點(diǎn)，表明趨化因子信號(hào)傳導(dǎo)路徑被激活（圖2g）。使用CCL2–RFP報(bào)告小鼠，研究進(jìn)一步確認(rèn)了CCL2主要由神經(jīng)中的駐留巨噬細(xì)胞產(chǎn)生，而不是神經(jīng)元或施旺細(xì)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(xì)胞招募是一個(gè)關(guān)鍵過(guò)程，這些細(xì)胞通過(guò)參與趨化因子產(chǎn)生和炎癥信號(hào)傳導(dǎo)潛在影響神經(jīng)的保護(hù)和修復(fù)功能。

研究?jī)r(jià)值：

1.巨噬細(xì)胞的保護(hù)作用：CCR2巨噬細(xì)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(rùn)是神經(jīng)保護(hù)性的，能夠延緩感覺(jué)神經(jīng)軸突的退化。這提示在臨床中，通過(guò)調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞的活性和浸潤(rùn)，可能對(duì)延緩糖尿病周圍神經(jīng)的病變的進(jìn)展具有潛在的治療價(jià)值。

2. Galectin-3 的作用： 巨噬細(xì)胞通過(guò)表達(dá)Gal-3來(lái)實(shí)現(xiàn)這種神經(jīng)保護(hù)作用。Gal-3在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的退化性疾病中也被認(rèn)為具有保護(hù)作用。這為糖尿病周圍神經(jīng)的病變的治療提供了一個(gè)新的靶點(diǎn)，即通過(guò)增強(qiáng)Gal-3的表達(dá)或功能來(lái)延緩神經(jīng)的病變的進(jìn)展。

3. 早期干預(yù)的重要性：研究顯示，巨噬細(xì)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(hù)效應(yīng)。這提示臨床上，在糖尿病或肥胖患者中，早期識(shí)別和干預(yù)可能是預(yù)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(jué)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(guò)生物標(biāo)志物的檢測(cè)來(lái)預(yù)測(cè)神經(jīng)的病變的風(fēng)險(xiǎn)，并制定個(gè)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(jī)制，特別關(guān)注炎癥在其中的作用。雖然巨噬細(xì)胞長(zhǎng)期以來(lái)被認(rèn)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(xì)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(jìn)展。這一發(fā)現(xiàn)揭示了免疫細(xì)胞在飲食誘導(dǎo)的外周神經(jīng)的病變中的潛在神經(jīng)保護(hù)作用。巨噬細(xì)胞的募集具有神經(jīng)保護(hù)作用，可以通過(guò)galectin-3來(lái)延緩末端感覺(jué)軸突的退化。早期增強(qiáng)和維持神經(jīng)保護(hù)性免疫反應(yīng)可能有助于減緩或預(yù)防外周神經(jīng)的病變的進(jìn)展。

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原始文獻(xiàn)

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.