《Frontiers in Immunology》:Immunoproteomic mediators of diabetic peripheral neuropathy: causal insights from Mendelian randomization and single-cell validation
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本综述通过整合孟德尔随机化(MR)与单细胞RNA测序(scRNA-seq)技术,系统揭示了循环免疫细胞(尤其是HLA-DR+树突状细胞)通过抑制保护性血浆蛋白(如CAPS、HLA-DRA)驱动糖尿病周围神经病变(DPN)的因果网络,同时发现MICB等蛋白通过抑制免疫表型发挥双重保护作用,为DPN的靶向干预提供了新方向。
研究背景
糖尿病周围神经病变(DPN)是糖尿病最常见的并发症之一,其患病率在糖尿病患者中接近20%。当前治疗手段主要依赖血糖控制与疼痛管理,但针对DPN发病机制的特异性疗法仍缺乏。近年研究提示免疫失调与DPN密切相关,例如外周神经中炎症细胞浸润及促炎细胞因子(如TNF-α、IL-1β)的释放。然而,特定免疫细胞(如树突状细胞)在DPN中的因果作用尚未明确。孟德尔随机化(MR)方法通过遗传变异作为工具变量,可有效推断暴露因素(如免疫表型)与结局(如DPN)之间的因果关系,避免传统观察性研究的混杂偏倚。
研究方法
研究采用两样本MR框架,分别评估731种免疫表型(来源自GWAS Catalog)和4,719/2,923种血浆蛋白质(来源自deCODE遗传学与UK Biobank)对DPN风险(FinnGen数据库:2,843病例/389,580对照)的因果效应。显著相关的暴露因素进一步进行中介MR分析,以探索血浆蛋白在免疫细胞与DPN关系中的介导作用。实验验证部分包括对4例DPN患者和3例对照的腓肠神经样本进行scRNA-seq分析,并通过流式细胞术和免疫荧光验证树突状细胞浸润情况。
因果免疫细胞与保护性血浆蛋白的发现
MR分析识别出5种HLA-DR+免疫表型(以树突状细胞亚型为主)与DPN风险升高显著相关(OR=1.27–1.63),包括HLA-DR+CD33-HLA DR+、HLA-DR+CD33brCD14dim、HLA-DR+树突状细胞(DCs)、HLA-DR+髓系树突状细胞及HLA-DR+浆细胞样树突状细胞。同时,6种血浆蛋白(MICB、HLA-DRA、CAPS、CD79B、AGER、PRKCG)显示出保护性因果效应(OR=0.10–0.58)。中介MR表明,致病性免疫细胞通过抑制CAPS和HLA-DRA的表达介导约26.3%的神经毒性(P<0.001),而MICB则通过抑制免疫表型间接降低DPN风险。
单细胞层面验证树突状细胞的核心作用
scRNA-seq分析显示,DPN患者神经组织中CD11C+常规树突状细胞(cDCs)比例显著高于对照(0.02% vs. 0.01%)。基因富集分析提示cDCs参与MHC II类复合体组装与外源性抗原呈递过程。细胞间通讯分析进一步揭示,DPN状态下cDCs与雪旺细胞之间的神经修复信号通路(如PDGFR、EGFR信号)活性减弱,表明cDCs浸润破坏了雪旺细胞的修复功能。流式细胞术与免疫荧光结果均证实DPN患者外周血及神经组织中CD11c+树突状细胞数量增加。
讨论与机制延伸
本研究首次通过MR框架建立HLA-DR+树突状细胞与DPN之间的因果网络,其中免疫细胞通过下调保护性蛋白(如CAPS、HLA-DRA)加剧神经损伤,而MICB则通过双向机制发挥保护作用。值得注意的是,膜结合HLA-DR可能通过激活自身反应性T细胞促进神经炎症,而血浆中的可溶性HLA-DRA可能通过竞争性阻断受体发挥抗炎作用。此外,HLA-DR+CD33-及HLA-DR+CD33brCD14dim表型提示髓系来源抑制细胞(MDSCs)在DPN发病中扮演重要角色,尤其在糖尿病慢性炎症环境下,MDSCs分化受阻可能导致免疫抑制状态加剧。保护性蛋白中,MICB作为NKG2D配体可激活STAT3信号诱导MDSCs分化;AGER通过结合循环晚期糖基化终末产物(AGEs)阻断其与膜受体RAGE的结合,抑制NF-κB炎症通路;PRKCG则通过调节神经元兴奋性缓解神经病理性疼痛。
研究局限与展望
MR分析虽能推断因果关联,但无法动态反映免疫-蛋白互作的时间演变。未来需结合纵向多组学数据与实验模型(如共培养体系、基因编辑动物)进一步验证机制。此外,当前研究基于欧洲人群数据,未来需在多样本群中验证结论的普适性。
总结
本研究通过整合遗传学与单细胞技术,揭示了DPN中免疫细胞与血浆蛋白的因果调控网络,为开发针对HLA-DR+树突状细胞及相关蛋白的靶向疗法提供了理论依据。