首页 > 科学研究 > 科研进展
前沿交叉科学与生物医学研究所揭示不同脾脑轴环路调控疼痛诱发的脾脏不同免疫反应

日期:2024/2/18来源:

脾是人体最大的淋巴器官,急性和慢性疼痛科诱发脾脏不同类型的免疫反应。免疫T细胞在疼痛的发生和维持过程中发挥重要作用,其中CD4 T细胞是影响疼痛的主要免疫细胞群。CD4+T细胞分化产生辅助T细胞1(Th1)、Th2、Th17和调节性T细胞等多种亚群。

Th2细胞主要参与体液免疫应答,通过细胞因子(白细胞介素IL-4、IL-5、IL-10和IL-13等)可以激活B细胞,产生特异性抗体,发挥防御反应。位于延髓背内侧的迷走神经背核(DMV) 是副交感神经输入消化系统的主要来源,可投射到肺、心、肝、胃肠道、肾和胰腺等多个器官,是否直接投射到脾脏仍存在争议。 

2024年1月30日,合肥综合性国家科学中心大健康研究院前沿交叉科学与生物医学研究所张智团队在Nature Neuroscience杂志上发表文章揭示了不同脾脑轴环路调控疼痛模型中脾脏截然相反的T细胞免疫反应。

图片1.png


1. 病毒示踪技术证实迷走神经背核直接投射到脾脏

已有研究表明来自于腹腔神经节儿茶酚胺能神经支配脾脏。逆行示踪实验表明脾脏接受来自于脾神经丛和迷走神经传出神经、腹腔神经节和DMV。透明脑技术发现DMV投射到脾脏的神经元绝大多数是乙酰胆碱能的。进一步病毒示踪实验结果显示DMV脑区直接而非间接的投射到脾脏。在ChAT-cre小鼠DMV区域注射光遗传学病毒后激活DMV胆碱能神经元(缩写为DMV-ACh)可引起脾脏神经分支放电活动增加(乙酰胆碱转移酶(ChAT)为胆碱能神经元的标志酶)。

图片2.png

图1 迷走神经背核直接投射到脾脏的解剖学证据


2. DMV-ACh→spleen调控疼痛模型中脾脏Th2细胞亚群数量变化

研究人员通过流式细胞仪对神经损伤模型(SNI)小鼠不同时期脾脏中免疫细胞进行分析,发现CD4 T细胞数量显著增加,CD8 T细胞数量并未增加。更具体来说,在损伤后第一天(SNI 1d)Th2细胞亚群数量显著升高,在4周(SNI 4W)后数量减少,这种时间依赖性的变化并不会出现在Th1和Th17细胞中。SNI模型损伤后第一天小鼠在接受吗啡镇痛治疗后脾脏Th2细胞亚群数量降低,在SNI 4W小鼠中吗啡可增加Th2细胞亚群数量。

免疫荧光实验发现SNI 1d小鼠中投射到脾脏的DMV-ACh神经元(DMV-ACh→spleen)活性增加,光纤钙成像记录在这类亚群的神经元活性增加,电生理实验也进一步证实这类投射神经元群的放电频率增加。慢性抑制该类投射神经元后SNI 1d小鼠脾脏Th2细胞亚群数量降低。采用类似的方法SNI 4W小鼠DMV-ACh→spleen投射神经元活性降低,激活该类神经元群后Th2细胞亚群数量增加。

图片3.png

图2 慢性抑制DMV-ACh→spleen投射神经元后SNI 1d小鼠脾脏Th2细胞亚群数量降低


3. 不同脾脑轴环路调控脾脏Th2细胞亚群数量变化

病毒示踪实验发现DMV-ACh神经元接受来自于后肢初级躯体感觉皮层(S1HL,主要是Glu兴奋性神经元)、中央杏仁核(CeA,主要是GABA抑制性神经元)、终纹床核、下丘脑室旁核、岛叶皮层、蓝斑核等多个脑区的输入,其中S1HL和CeA参与调控疼痛。多个顺行和逆行示踪病毒证实存在S1HL-Glu→DMV-ACh→spleen和CeA-GABA→DMV-ACh→spleen环路。

双光子钙成像技术观察到SNI 1d小鼠S1HL脑区神经元活性增强,CeA脑区神经元活性无变化,而在SNI 4w小鼠CeA脑区神经元活性增强,S1HL脑区神经元活性无变化。光抑制SNI 1d小鼠S1HL-Glu→DMV-ACh→spleen环路后可显著减少Th2细胞亚群数量,抑制SNI 4w小鼠CeA-GABA→DMV-ACh→spleen环路后可显著增加Th2细胞亚群数量。

图片4.png

图3 不同脾脑轴环路调控脾脏Th2细胞亚群数量变化


总结

图片5.png

图4 不同脾脑轴环路调控疼痛模型中脾脏免疫反应的机制图

 

本文揭示了不同脾脑轴环路调控疼痛模型中脾脏截然相反的T细胞免疫反应:S1HL-Glu→DMV-ACh→spleen环路调控疼痛早期脾脏Th2细胞亚群数量水平的升高,CeA-GABA→DMV-ACh→spleen环路调控疼痛后期脾脏Th2细胞亚群数量水平的降低。

 

原文链接:https://www.nature.com/articles/s41593-023-01561-8


更多文章

医药创新柔性服务合肥经开区工作站第四期培训讲座顺利举行 大健康研究院引进创新企业阿法纳生物RSV mRNA疫苗IND申报获CDE受理 大健康研究院在子宫内膜异位症研究领域取得进展 省政协主席唐良智在合肥调研时强调:加快培育发展新质生产力 打造具有重要影响力的科技创新策源地 大健康研究院发表综述总结DAMPs与无菌性炎症领域研究进展 大健康研究院与新疆医科大学省部共建国家重点实验室联合共建“高原医学与中亚高发病防诊治全国重点实验室”签约仪式顺利举行

皖ICP备11001006号-1

地址:合肥经开区宿松路与观海路交口西北角   电话:0551-63661339   邮箱:faguichu@ihm.ac.cn