肠道巨噬细胞通过TGFβ1调控T细胞沿肠脑轴介导突触核蛋白病的机制研究

《Nature》:Intestinal macrophages modulate synucleinopathy along the gut–brain axis

【字体: 时间:2026年01月31日 来源:Nature 48.5

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  本研究揭示了肠道肌层巨噬细胞(ME-Macs)在帕金森病(PD)肠脑轴α-突触核蛋白(αS)病理传播中的关键作用。通过转基因小鼠模型和人源αS纤维注射实验,发现ME-Macs通过吞噬修饰αS病理蛋白、激活T细胞免疫应答,并促进T细胞从肠道向中枢神经系统迁移,最终导致多巴胺能神经元退变。靶向清除ME-Macs可显著改善αS病理和运动功能障碍,为早期PD干预提供了新靶点。

  
帕金森病作为第二大神经退行性疾病,其发病机制至今未明。近年来,"肠脑轴"假说受到广泛关注,该假说认为α-突触核蛋白(αS)病理可能起源于肠道神经系统(ENS),并通过迷走神经向上传播至脑干和黑质。然而,这一过程中哪些细胞扮演"启动器"角色,以及免疫系统如何参与其中,仍是未解之谜。
发表在《自然》杂志的这项研究,首次揭示了肠道肌层巨噬细胞(ME-Macs)作为"守门人",在启动和传播αS病理中的核心作用。研究人员发现,在表达人源突变αS的3KL转基因小鼠模型中,肠道肌层巨噬细胞能够吞噬并修饰病理性αS,同时通过TGFβ1信号通路激活肠道T细胞免疫应答。更引人注目的是,这些被激活的T细胞能够从肠道迁移至脑膜和脑实质,加速αS病理在中枢神经系统的扩散。
为验证这一现象,研究团队还建立了人源αS纤维肠道注射模型。将来自帕金森病患者脑组织的αS纤维(PD-αS)注射到小鼠十二指肠肌层后,观察到αS病理从肠道向脑干和黑质的逐步扩散,并伴随多巴胺能神经元的特异性丢失和运动功能障碍。这一过程在注射正常人脑组织提取物(NHC-αS)的对照组中并未出现。
研究的关键技术方法包括:利用3KL αS转基因小鼠和人源αS纤维肠道注射模型;通过单细胞RNA测序(scRNA-seq)分析ME-Macs和T细胞的转录组特征;应用αS种子扩增 assay(SAA)检测病理性αS的活性;采用光转换技术追踪肠道T细胞向中枢的迁移;并通过靶向清除ME-Macs(抗CSF1R/抗CCR2抗体联合处理)验证其功能重要性。人源样本来自 Banner Sun Health 研究机构的脑库资源。
ME-Macs吞噬并修饰αS病理
研究人员首先在3KL αS转基因小鼠的十二指肠肌层神经丛中观察到磷酸化αS(s129p+αS)的显著积累,同时伴有肠道传输时间延长。通过数字空间分析(DSP)发现,肌层神经丛中自噬和溶酶体相关蛋白表达上调。更重要的是,ME-Macs内含有大量被吞噬的s129p+αS,且溶酶体标志物LAMP1表达增加,提示ME-Macs积极参与αS的清除。
肠道至大脑的T细胞轴
研究发现,在αS病理存在的情况下,肠道肌层中CD3+T细胞数量显著增加,尤其是CD4+T细胞亚群。通过T细胞受体(TCR)测序分析,证实了肠道和脑膜T细胞克隆的高度重叠性,表明T细胞确实从肠道迁移至中枢神经系统。光转换实验进一步直观展示了肠道T细胞向脑膜的迁移路径。
ME-Mac与T细胞通过TGFβ1相互作用
单细胞RNA测序分析揭示了ME-Macs与T细胞之间的密切相互作用。NicheNet分析预测TGFβ1是ME-Macs调节T细胞活性的关键因子。实验证实,特异性敲除ME-Macs中的Tgfβ1基因,能够抑制PD-αS诱导的T细胞扩张,凸显了TGFβ1信号通路的重要性。
靶向ME-Macs改善PD病理
最具临床意义的是,研究人员发现通过抗CSF1R/抗CCR2抗体联合处理清除ME-Macs,能够显著减少肠道和中枢神经系统的αS病理,抑制T细胞扩张,改善运动功能障碍和多巴胺能神经元丢失。同样,使用芬戈莫德(fingolimod)阻断T细胞外迁也能减轻神经退行性变。
这项研究不仅揭示了ME-Macs作为肠脑轴中αS病理传播的"中枢控制器"角色,还提出了靶向肠道免疫系统作为PD治疗新策略的可能性。该发现对理解帕金森病的发病机制具有重要意义,特别是为早期诊断和干预提供了新的思路和靶点。通过调控肠道免疫微环境,可能为延缓甚至阻止疾病进展开辟新的治疗途径。
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