《Frontiers in Immunology》:The role of interleukins in peripheral nerve injury and the current status of treatment
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本综述系统阐述了促炎性(如IL-1β、IL-6、IL-17)与抗炎性(如IL-4、IL-10、IL-13)白细胞介素在周围神经损伤(PNI)时空进程中的双重作用,探讨了基于白细胞介素的治疗策略(抑制剂、激动剂及其与细胞/基因/物理疗法等的联合应用)的潜力,为靶向免疫微环境以促进神经修复提供了新视角。
周围神经损伤(Peripheral Nerve Injury, PNI)是现代临床实践中的常见病症,具有高发病率和高致残性的特点。尽管外科修复技术不断进步,但约三分之一的PNI患者功能恢复不佳。近年来,免疫调节在神经修复中的作用日益受到重视,其中,白细胞介素(Interleukins, ILs)家族作为关键的免疫调节分子,在PNI后的复杂病理生理过程中扮演着核心角色。
白细胞介素在周围神经损伤中的调节作用
促炎性白细胞介素的作用
促炎性白细胞介素,如IL-1β、IL-6和IL-17,在PNI的病理生理中起着关键作用。它们的调节功能具有高度的时空动态性和情境依赖性。
IL-1β 在损伤后数小时内开始升高,24小时达到峰值。它通过扩大炎症反应、抑制神经再生和加剧疼痛发展来影响修复。具体而言,IL-1β可促进巨噬细胞募集,激活NLRP3炎症小体,引发许旺细胞焦亡,并通过激活JAK-STAT通路加剧胶质瘢痕形成,阻碍轴突延伸。
IL-6 在损伤早期(3小时内)由许旺细胞产生,后期(2-5天)则由巨噬细胞和成纤维细胞主导分泌。IL-6具有双向调节作用:早期可募集巨噬细胞清除碎片,有利于修复;但慢性的高水平表达则会通过增强氧化应激、诱导上皮-间质转化(EMT)导致纤维化,从而阻碍神经再生。此外,IL-6还能通过JAK-STAT通路增强神经元兴奋性,参与神经病理性疼痛的发生。
IL-17 主要由Th17细胞产生,在损伤后3-7天显著升高。它通过招募中性粒细胞等免疫细胞加剧神经炎症,并通过STAT3通路诱导许旺细胞分泌MMP-9,降解细胞外基质,间接损害许旺细胞的髓鞘再生功能。IL-17还能直接作用于成纤维细胞,导致内膜纤维化,阻碍神经再生。
抗炎性白细胞介素的作用
抗炎性白细胞介素,如IL-4、IL-10和IL-13,则在损伤后期发挥重要作用,通过抑制过度炎症、优化修复微环境来促进神经再生。
IL-4 在损伤后30分钟至24小时内表达上调。它通过促进巨噬细胞向M2表型极化,间接发挥抗炎和促修复作用;同时也能直接作用于许旺细胞受体,刺激其迁移、排列和髓鞘形成,驱动神经再生。
IL-10 在损伤后第4天开始显著增加,第7天达到峰值。它通过STAT3信号通路抑制NF-κB活性,减少促炎细胞因子产生,并促进许旺细胞向修复状态转化,增强其迁移和神经营养因子(如NGF、BDNF)的分泌能力。IL-10还能调节巨噬细胞极化,减轻神经病理性疼痛。
IL-13 作为Th2效应细胞因子,与IL-4共享受体亚基,共同在建立组织修复环境中发挥关键作用。IL-13通过极化M2巨噬细胞,促进神经营养因子分泌和多胺合成,为轴突再生创造有利的微环境。同时,它能诱导巨噬细胞产生IL-10,降低外周感觉神经元的兴奋性,有助于疼痛的缓解。
白细胞介素在周围神经损伤中的治疗潜力
白细胞抑制剂和激动剂的应用
针对促炎性ILs的抑制剂,如IL-1受体拮抗剂阿那白滞素(Anakinra)、IL-6受体拮抗剂托珠单抗(Tocilizumab)和IL-17A抑制剂司库奇尤单抗(Secukinumab),可通过阻断相应的信号通路(如NF-κB、JAK-STAT),减轻早期过度炎症反应,缓解继发性神经损伤和疼痛。
另一方面,应用抗炎性ILs的激动剂,如IL-4/IL-13激动剂和IL-10激动剂,可以增强内源性修复机制。它们通过激活JAK-STAT6等通路,促进M2巨噬细胞极化,抑制促炎因子产生,并增强许旺细胞功能和轴突再生。
白细胞介素与其他治疗策略的联合应用
联合治疗策略显示出协同增效的潜力。例如:
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与神经营养因子联合:IL-6与NGF/BDNF联合可同时发挥抗炎和神经营养作用;IL-10与GDNF联合可增强抗炎和神经保护效应。
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与细胞疗法联合:间充质干细胞(MSCs)与IL-10联用,可增强干细胞的迁移和抗炎特性;许旺细胞与IL-1受体拮抗剂(IL-1Ra)联用,有助于维持损伤局部的免疫稳态。
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与物理疗法联合:电刺激可促进巨噬细胞向抗炎表型转化,增加IL-10分泌,与IL-10协同上调再生相关基因(RAGs)和细胞骨架蛋白表达,加速轴突再生。
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与基因疗法联合:利用腺相关病毒(AAV)等载体局部过表达治疗性ILs(如AAV-IL-10)或与其他基因(如GDNF)共递送,可实现长效、稳定的表达,优化修复微环境。
结论与展望
白细胞介素在PNI后的免疫微环境失衡与神经修复中扮演着双重且关键的角色。促炎性ILs在早期主导反应,清除碎片的同时也可能加剧损伤;而抗炎性ILs则在后期促进修复,但需警惕其潜在风险(如纤维化)。基于ILs的治疗策略,包括使用抑制剂、激动剂以及与其他疗法(神经营养因子、细胞治疗、物理治疗、基因治疗)的联合应用,展现出广阔前景。未来研究需更深入地阐明其作用机制,解决递送效率、时空精准调控等瓶颈问题,从而为PNI的治疗提供更多样化和有效的策略。