《Scientific Reports》：The role of the α7 nicotinic acetylcholine receptor in promoting M2 macrophage polarization at inflammatory sites
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本文推荐：为阐明α7烟碱型乙酰胆碱受体（α7nAChR）在巨噬细胞群体M1/M2极化平衡中的作用，研究人员通过LPS诱导和肠道操作两种腹膜炎模型，结合脾切除实验和体外细胞实验，发现α7nAChR缺陷导致M2巨噬细胞比例降低，而其激动剂PNU-282987可增强M2分化，提示α7nAChR通过脾脏机制促进M2极化，为神经免疫调节治疗炎症疾病提供了新靶点。
在人体抵御感染的复杂防御系统中，炎症是一把双刃剑。它既是清除病原体的必要武器，但若失控又会反噬自身组织，导致严重的继发性损伤。因此，机体进化出了一套精密的刹车系统来及时平息炎症，其中，巨噬细胞扮演着核心角色。这些免疫细胞具有惊人的可塑性，能够根据环境信号在促炎的M1表型和抗炎、促修复的M2表型之间转换。M1/M2巨噬细胞极化的平衡，即M1/M2极性，对炎症的启动与消退至关重要。然而，如何精准调控这一极化过程，仍是免疫学领域的重要课题。
早在2003年，科学界发现了一条名为“胆碱能抗炎通路”的神经免疫联络通道。这条通路的核心是一种名为α7烟碱型乙酰胆碱受体（α7nAChR）的蛋白质，它表达在巨噬细胞表面。当迷走神经兴奋时，信号传递到脾脏，促使T细胞释放乙酰胆碱，后者像一把钥匙一样打开巨噬细胞上的α7nAChR“锁”，进而抑制JAK/STAT和NF-κB等促炎信号通路，起到“灭火”作用。但以往的研究多聚焦于α7nAChR如何“关闭”单个巨噬细胞的炎症反应，而对于它在整个巨噬细胞群体中，如何影响M1和M2这两大阵营的力量平衡，人们却知之甚少。
发表在《Scientific Reports》上的这项研究，正是为了解开这个谜团。由东京大学兽医药理学研究室的Taiki Mihara等人领导的研究团队，深入探究了α7nAChR在感染性和非感染性炎症模型中，对M1/M2巨噬细胞极化的调控作用及其潜在机制。
为了回答这一科学问题，研究人员综合运用了多种关键技术方法。研究构建了脂多糖（LPS）诱导的感染性腹膜炎和无菌肠道操作（IM）诱导的非感染性腹膜炎两种小鼠模型，实验对象包括野生型和α7nAChR基因敲除（α7 KO）小鼠。此外，还进行了脾切除术以探究脾脏在其中的作用。在细胞水平，研究使用了人单核细胞白血病细胞系THP-1和人外周血单核细胞（hPBMC）来源的巨噬细胞，并应用α7nAChR特异性激动剂PNU-282987进行干预。关键检测手段包括实时荧光定量PCR（qPCR）用于测量M1/M2标志物基因表达，流式细胞术（FACS）用于精确分析腹腔细胞群体中M1（CD80+）和M2（CD206+）巨噬细胞的比例，以及酶联免疫吸附试验（ELISA）用于检测细胞因子水平。
M1和M2标志物在腹腔细胞群体中的表达
在LPS诱导的腹膜炎模型中，野生型小鼠的M1标志物（如Tnf和Nos2）mRNA表达在3小时达到峰值，而M2标志物（如Arg1, Ccl1, Cd163, Vegfa）的表达则在24小时左右达到高峰，表明炎症早期M1占主导，后期向M2转换。然而，在α7nAChR缺陷（α7 KO）小鼠中，在LPS注射后24小时，M1标志物Tnf和Nos2的表达显著上调，而关键的M2a标志物Arg1的表达则显著下调。更重要的是，Arg1以及其他M2标志物（Ccl1, Cd163, Vegfa）的表达在α7 KO小鼠中从3小时到72小时都几乎维持不变，失去了在野生型小鼠中观察到的动态变化模式。在非感染性的IM腹膜炎模型中，研究者观察到了类似的现象：α7 KO小鼠在3小时Tnf表达更高，48小时Nos2表达更高，而在24和48小时，Arg1的表达则显著低于野生型对照。这些结果提示，α7nAChR的缺失破坏了炎症过程中M2型极化的正常进程。
腹腔巨噬细胞的M1/M2极性在α7nAChR缺陷小鼠中显示M1占优势
鉴于腹腔细胞群体成分复杂，mRNA水平的变化可能受到非巨噬细胞的干扰。研究者通过流式细胞术进行了更精确的分析。在LPS模型注射后48小时，α7 KO小鼠腹腔巨噬细胞群体中M2巨噬细胞（CD206+）的比例显著降低，导致M2/M1比值显著下降。在IM模型中，α7 KO小鼠在术后24小时和48小时都表现出M2巨噬细胞比例的显著降低和M2/M1比值的下降趋势。这些数据明确证实，缺乏α7nAChR会导致体内炎症部位M2巨噬细胞极化受损，极性向M1倾斜。
脾切除降低了LPS处理的野生型小鼠腹腔M2巨噬细胞的比例
已知胆碱能抗炎通路的关键作用场所在脾脏。那么，α7nAChR对M2极化的增强作用是否也依赖于脾脏？为了验证这一假设，研究者对野生型小鼠进行了脾切除手术，三周后再建立LPS腹膜炎模型。结果发现，与假手术组相比，脾切除小鼠腹腔细胞群体中巨噬细胞总数减少，更重要的是，其中M2巨噬细胞的比例显著下降，M2/M1比值也随之降低，呈现出与α7 KO小鼠相似的表型。这一关键实验表明，α7nAChR介导的M2巨噬细胞极化的增强作用，很可能是在脾脏中发生的。
激活α7nAChR在体外增强了THP-1细胞和hPBMC的M2巨噬细胞分化
最后，研究者在体外细胞模型中直接验证α7nAChR激活对巨噬细胞极化的影响。用α7nAChR特异性激动剂PNU-282987处理THP-1细胞或hPBMC来源的巨噬细胞发现，在诱导M2极化（IL-4刺激）的同时给予PNU-282987，能显著上调M2标志物CD206和IL10的mRNA表达，而不影响M1标志物CD86的表达。这表明，α7nAChR的激活可以直接增强单核细胞向M2巨噬细胞的分化。
本研究通过严谨的体内外实验证实，α7nAChR不仅在传统已知的抑制促炎因子释放方面发挥作用，更在调控巨噬细胞群体极化平衡中扮演着关键角色。其机制可能是，在脾脏中，循环经过的单核细胞其表面的α7nAChR被乙酰胆碱激活，从而获得了更强的向M2表型分化的潜能，这些被“预编程”的细胞随后被招募到炎症部位，发挥抗炎和促修复功能。这一发现拓展了人们对“胆碱能抗炎通路”的理解：其疗效可能不仅源于抑制炎症因子，还得益于促进了具有抗炎功能的M2巨噬细胞。这为开发针对类风湿性关节炎、炎症性肠病等慢性炎症性疾病的新型神经调节疗法提供了更深入的理论依据和新的思路。未来研究可进一步探索在更严重的炎症模型中，这种α7nAChR依赖的M2极化增强是否能转化为改善生存率等更好的全身性结局。
