《Journal of Neuroinflammation》：Natural killer cells aggravate neuroinflammation through microglial type I interferon pathway activation after traumatic brain injury
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本研究揭示了创伤性脑损伤(TBI)后，外周自然杀伤(NK)细胞快速向脑内浸润，通过分泌干扰素-γ (IFN-γ)诱导神经元内质网应激和β干扰素(IFN-β)产生，进而激活小胶质细胞I型干扰素(IFN-I)信号通路，加剧神经炎症并导致神经功能缺损的病理新机制，为TBI免疫调控治疗提供了潜在新靶点。
引言
创伤性脑损伤(TBI)是导致全球范围内神经系统残疾的主要原因，但尚缺乏有效的疾病修饰疗法。TBI后的免疫反应是一把双刃剑，在试图清除有害物质的同时，也可能加剧神经损伤。自然杀伤(NK)细胞作为重要的固有淋巴细胞，在脑出血、脑缺血等急性脑损伤中被证实是关键的中介者，但其在TBI中的具体作用和机制尚不明确。本研究旨在系统性阐明NK细胞在TBI进展中的作用。
研究方法
本研究采用控制性皮层撞击(CCI)法构建小鼠TBI模型，以模拟临床TBI病理过程。研究团队运用了一系列前沿的多组学和多模态评估技术：
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细胞动态追踪：通过免疫荧光成像和流式细胞术，定量描绘了NK细胞在损伤后不同时间点的脑内浸润模式。
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单细胞转录组图谱：利用单细胞RNA测序(scRNA-seq)，首次对脑内浸润的NK细胞进行了全面的转录组特征分析。
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功能性验证：采用抗NK1.1抗体介导的NK细胞耗竭，从多个维度评估其对TBI后病理的影响：
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分子与细胞层面：通过免疫荧光染色、实时定量聚合酶链反应(qRT-PCR)、流式细胞术和蛋白质印迹(Western blotting)检测神经炎症相关指标。
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基因组层面：对损伤皮层进行批量RNA测序(Bulk RNA-seq)，揭示NK细胞耗竭后的全基因组转录变化。
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功能层面：纵向评估神经功能预后，包括改良神经功能缺损评分(mNSS)、莫里斯水迷宫(MWM)空间导航测试和转棒实验。
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机制探索：通过体外神经元与NK细胞共培养体系，深入探究NK细胞与受损神经元之间的相互作用机制。
研究结果
1. NK细胞在TBI后快速浸润脑实质并呈现独特表型
研究发现在CCI模型中，NK细胞在损伤后6小时即可在病灶区域被大量检测到，并在伤后12小时达到浸润密度峰值。单细胞RNA测序分析揭示，与循环中的NK细胞相比，脑内浸润的NK细胞表现出独特的“调节性”表型：其细胞毒性潜能减弱（穿孔素、颗粒酶B表达降低），但细胞因子分泌能力增强。伪时间轨迹分析进一步描绘了NK细胞从外周血向损伤脑组织迁移和分化的动态过程。这些脑内NK细胞活化标志物CD69和干扰素-γ (IFN-γ)表达显著上调。
2. NK细胞耗竭显著减轻TBI诱导的神经炎症并抑制I型干扰素通路
NK细胞耗竭后，损伤皮层中多种炎症介质（如TIMP-1, CXCL10, CCL2）的表达显著降低。更重要的是，皮层转录组分析显示，TBI诱导的I型干扰素(IFN-I)信号通路被显著抑制。基因集富集分析(GSEA)证实，“细胞对干扰素-β的反应”通路在TBI组织中显著激活，而NK细胞耗竭则显著逆转了这一激活状态。后续的qRT-PCR和蛋白质印迹实验验证了关键IFN-I通路基因（如STAT1, IRF7, IFIT3）的表达变化。
3. NK细胞耗竭抑制小胶质细胞IFN-I通路激活并改变其极化状态
进一步研究发现，TBI后小胶质细胞中IFN-I通路相关基因（Stat1, Irf7, Ifi204, Cxcl10）表达上调，呈现出促炎的M1样表型（CD16/32+增多）。而NK细胞耗竭不仅显著降低了小胶质细胞中这些IFN-I通路分子的表达，还促进了其向抗炎/修复的M2样表型（CD206+增多）的转变。这表明NK细胞的促炎作用很大程度上是通过调控小胶质细胞的激活状态实现的。
4. NK细胞通过IFN-γ诱导神经元内质网应激，进而促进IFN-β产生
那么，NK细胞是如何激活小胶质细胞IFN-I通路的呢？机制探究指向了一个间接的细胞间“对话”。单细胞测序显示，脑内浸润的NK细胞高表达Ifng（编码IFN-γ）。体外共培养实验证实，NK细胞通过分泌IFN-γ，能够加剧神经元的内质网(ER)应激，表现为GRP78、磷酸化PERK (p-PERK)和磷酸化eIF2α (p-eIF2α)等标志物表达升高。而这种内质网应激正是神经元产生和释放干扰素-β (IFN-β)的关键驱动因素。体内实验进一步验证，TBI后皮层中IFN-β主要来源于神经元，且NK细胞耗竭或使用抗体中和IFN-γ，均能显著减轻神经元的内质网应激，并降低皮层中IFN-β的水平。
5. NK细胞耗竭显著改善TBI后的神经功能预后
功能学实验证实，上述分子机制的改变带来了明确的临床获益。NK细胞耗竭的小鼠在伤后表现出更优的神经功能恢复：改良神经功能缺损评分(mNSS)更低，在转棒仪上停留时间更长，在莫里斯水迷宫测试中的空间学习和记忆能力也显著改善。此外，组织学分析显示，NK细胞耗竭组小鼠的皮层损伤体积也明显缩小。
讨论
本研究系统描绘了TBI后一条全新的、由NK细胞驱动的神经炎症恶性循环通路：损伤导致NK细胞快速脑内浸润并转化为高分泌IFN-γ的表型；NK细胞来源的IFN-γ作用于神经元，诱发其内质网应激，进而导致神经元过量产生IFN-β；释放的IFN-β再激活邻近小胶质细胞的IFN-I信号通路，引发持续的促炎反应，最终加剧神经损伤和功能障碍。这一“NK细胞-神经元-小胶质细胞”三方对话机制的发现，深化了对TBI后天然免疫与获得性免疫交互作用的理解。
结论与展望
综上所述，本研究首次全面阐明了NK细胞在TBI急性期的有害作用及其分子机制。NK细胞并非通过直接的细胞毒性，而是通过分泌IFN-γ，以“远程遥控”的方式，诱导神经元应激并释放IFN-β，进而“煽动”小胶质细胞发生持续的、有害的I型干扰素反应。这一发现不仅为理解TBI后复杂的神经免疫网络提供了新视角，也为开发针对NK细胞或其下游效应分子（如IFN-γ、IFN-I通路）的精准免疫调控疗法，以改善TBI患者预后，提供了强有力的实验依据和新的潜在治疗靶点。未来的研究可以进一步探索靶向该通路中特定环节（如使用IFN-γ中和抗体或IFNAR阻断剂）的治疗策略，并验证其在临床转化中的可行性。
