《Cell | 鉴定脾脏痛觉神经元通路及其促B细胞免疫效应》

  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2024-05-26
  • 2024年5月20日,军事科学院军事医学研究院李慧艳、张宇程、周涛共同通讯在Cell发表题为Innervation of nociceptor neurons in the spleen promotes germinal center responses and humoral immunity的文章 ,揭示了一种新的调节体液免疫的神经免疫连接。通过细致的组织清理和先进的成像技术,作者证明痛觉神经元广泛支配脾脏,其纤维沿着血管到达B细胞区。这些伤害感受器主要来源于左侧T8–T13背根神经节(DRG),与脾脏形成特定的神经连接。

    在免疫反应后,切除痛觉神经元导致生发中心(GC)B细胞、脾浆细胞和抗原特异性抗体产生显著减少,强调了这些神经元在促进脾GC反应和体液免疫中的关键作用。相反,激活左侧(脾脏同侧)胸椎T8–T13 DRG中的痛觉神经元显著增强了GC反应和抗体滴度。从机制上讲,作者揭示了由抗原诱导的前列腺素E2(PGE2)在脾脏中积聚引发的一个引人注目的级联反应,该反应激活痛觉神经元以释放神经肽降钙素基因相关肽(CGRP)。CGRP反过来通过其异二聚体受体CALCRL-AMP1作用于B细胞,激活cAMP信号通路并促进GC反应的早期阶段。值得注意的是,在免疫的初始阶段外源性给予CGRP增强了GC反应,而CGRP受体拮抗剂或B细胞中Calcrl的条件敲除损害了体液免疫。

    最后,作者证明了饮食中的辣椒素,作为一种天然的TRPV1激动剂,以痛觉神经元依赖的方式增强了脾脏GC反应和抗流感免疫。喂食含辣椒素饮食的小鼠表现出GC B细胞、脾浆细胞和流感特异性抗体的增强,导致病毒载量减少,肺部病理减轻,并提高了病毒攻击后的存活率。而当切除左侧T8–T13 DRG中的痛觉神经元时,这种保护作用被消除,强调了伤害感受器激活和体液免疫增强之间的因果关系。

    总的来说,这项开创性的研究揭示了一种痛觉神经元通过DRG-脾脏神经连接调节体液免疫的途径。作者剖析了这种神经免疫互作背后的细胞和分子机制,为靶向痛觉神经系统以增强宿主防御或治疗B细胞介导的自身免疫性疾病提供了令人信服的理由。这项工作为利用神经和免疫系统之间的双向通信来调节体液免疫和开发新的治疗策略开辟了新的途径。

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  • 《Cell | 多巴胺神经元内源TNF-NF-κB-p53导致细胞凋亡》

    • 编译者:李康音
    • 发布时间:2024-06-15
    • 2024年6月11日,斯隆—凯特林癌症研究所Lorenz Studer、Tae Wan Kim共同通讯在Cell发表题为TNF-NF-κB-p53 axis restricts in vivo survival of hPSC-derived dopamine neurons的论文,发现了一种限制人类多能干细胞(hPSC)来源的多巴胺神经元移植后存活的关键途径,解决了开发有效的帕金森病细胞疗法的主要障碍。 通过体内CRISPR-Cas9筛选,他们确定肿瘤抑制基因p53是植入后多巴胺神经元死亡的关键调节因子。值得注意的是,在hPSC来源的多巴胺神经元中敲除p53导致其移植后存活率的显著提高,突显了该基因在介导细胞死亡中的关键作用。研究人员仔细分析了p53介导的多巴胺神经元死亡的时间动力学和相关的宿主反应。有趣的是,他们观察到大约30-40%的移植多巴胺神经元在移植后24小时内迅速诱导p53表达,随后出现凋亡,在72小时达到峰值。与此同时,以小胶质细胞和星形胶质细胞募集为特征的宿主免疫反应达到了顶峰,这表明控制多巴胺神经元存活的内在和外在因素之间存在复杂的相互作用。 深入研究分子机制,该研究揭示了TNF-α-NF-κB信号通路是p53依赖性细胞凋亡的上游调节因子。值得注意的是,在体外用重组TNF-α治疗诱导了p53表达和随后的多巴胺神经元死亡,这一现象可以通过与临床批准的TNF-α抑制剂阿达木单抗(adalimumab)联合治疗有效阻断。这一发现不仅确立了TNF-α-NF-κB信号传导和p53诱导之间的因果关系,而且突出了adalimumab在提高多巴胺神经元存活率方面的治疗潜力。 为了全面了解与存活和凋亡的多巴胺神经元相关的分子特征,研究人员采用了单细胞RNA测序分析。有趣的是,他们发现了表现出存活或凋亡特征的不同簇(cluster),后者的特征是p53下游基因的上调和被称为“去分化”的祖细胞样状态。相反,存活的簇表现出应激反应和存活标记物(如JUN)的高表达,突显了多巴胺神经元移植后命运的复杂分子格局。值得注意的是,这项研究表明,移植的多巴胺神经元本身,而不是宿主大脑,是触发了一连串的细胞死亡事件的TNF-α的最初来源。将多巴胺神经元移植到TNF-α敲除小鼠体内的实验进一步证实了这一发现,该实验表明宿主来源的TNF-α对于决定移植物存活率是基本无关的。 为了克服与基因报告系相关的挑战并促进临床转化,研究人员进行了广泛的表面标记物筛选,鉴定了CD49e和CD184标记物的组合:该组合能够在不需要基因修饰的情况下纯化有丝分裂后多巴胺神经元。引人注目的是,将这些纯化的多巴胺神经元与阿达木单抗联合注射,显著提高了它们的存活率、功能植入和易受攻击的A9多巴胺神经元亚型的富集——这对帕金森病的运动恢复至关重要。在临床前PD小鼠模型中,阿达木单抗治疗和纯化的有丝分裂后多巴胺神经元移植物的组合显示出强大的功能恢复和纹状体的广泛神经再支配。组织学分析显示,与对照组相比,阿达木单抗治疗组中存活的多巴胺神经元总数、移植物大小和ALDH1A1+A9型神经元的比例显著增加。 总之,这项开创性的研究不仅揭示了移植后多巴胺神经元死亡的复杂分子机制,还提出了一种提高其存活率和功能植入的临床相关策略。通过使用FDA批准的TNF-α抑制剂和基于表面标记物的纯化方法,研究人员为开发更有效、更安全的PD细胞疗法铺平了道路。这些发现对利用hPSC来源的多巴胺神经元的临床试验具有深远的意义,并可能扩展到其他被有限的体内存活率限制的细胞治疗应用。
  • 《Nature | 痛觉神经元分泌CGRP调控巨噬细胞和中性粒细胞促伤口愈合》

    • 来源专题:战略生物资源
    • 编译者:李康音
    • 发布时间:2024-04-01
    • 2024年3月27日,莫纳什大学Mikael M. Martino通讯在Nature发表题为CGRP sensory neurons promote tissue healing via neutrophils and macrophages的文章,发现痛觉神经元,特别是那些表达神经肽降钙素基因相关肽(CGRP)的神经元,在愈合过程中起协调免疫反应的关键作用。 首先,作者发现在缺乏感觉神经元,尤其是缺乏表达钠通道NaV1.8的感觉神经元的情况下,皮肤伤口闭合和肌肉再生显著受损。这种损伤的特征是上皮迁移减少,增殖性角质形成细胞减少,六天后伤口仍基本开放。研究还表明,痛觉感受器末端会生长到受伤的皮肤和肌肉组织中,并在愈合过程中通过CGRP向免疫细胞发出信号。研究人员发现,CGRP通过中性粒细胞、单核细胞和巨噬细胞上的RAMP1发挥作用,抑制募集,加速死亡,增强胞葬,并使巨噬细胞极化为促修复表型。这种神经免疫相互作用是由血小板反应蛋白-1(TSP-1)的释放介导的,TSP-1随后发挥自分泌和旁分泌作用。 此外,该研究表明,设计用于增强递送部位滞留和保护的工程化CGRP(eCGRP)在没有痛觉神经的小鼠和患有外周神经病变的糖尿病小鼠中有效加速伤口愈合并促进肌肉再生。这表明,利用神经-免疫相互作用有可能治疗神经免疫相互作用失调损害组织愈合的症状。这些发现对推进我们对急性损伤后组织愈合过程的理解具有深远的意义。它们对推进再生医学也有重要意义,特别是对周围神经病变患者,包括与糖尿病等疾病相关的患者。通过利用这一神经免疫再生轴的潜力,可以探索有效治疗的新途径,无论是作为独立治疗还是与现有治疗方法相结合。 总之,这项研究强调了将神经系统视为组织愈合过程中协调免疫反应的关键组成部分的重要性,还强调了靶向神经免疫相互作用的潜力。通过CGRP等神经肽调节免疫反应,我们可能能够解决慢性伤口和其他不愈合的组织,从而为相关患者带来希望。