四甲基吡嗪通过抑制IL-6/JAK2/STAT3通路来调节巨噬细胞的M1/M2极化，从而促进脊髓损伤的修复

《Toxicology and Applied Pharmacology》：Tetramethylpyrazine promotes spinal cord injury repair by modulating macrophage M1/M2 polarization via inhibition of the IL-6/JAK2/STAT3 pathway

　　

白慧中|霍柳瑶|于瑞勤|邓 Bowen|岳嘉树|江宇|周一民|赵毅|穆小红

北京中医药大学东直门医院，中国北京100700

摘要

脊髓损伤（SCI）会引发有害的继发性炎症级联反应，主要由促炎性的M1型巨噬细胞驱动，这阻碍了神经修复。四甲基吡嗪（TMP）是一种来自川芎的生物活性生物碱，在调节神经炎症方面显示出潜力。在本研究中，遭受胸椎挫伤的Sprague–Dawley大鼠每天接受60 mg/kg或80 mg/kg的TMP腹腔注射，持续7天。TMP治疗显著改善了后肢运动功能，表现为从受伤后第7天到第28天Basso–Beattie–Bresnahan（BBB）运动评分升高，以及第28天运动诱发电位（MEP）幅度增加，证实了运动传导功能的增强。组织学分析（HE和Nissl染色）显示，TMP处理组中的病变空洞减少、神经元结构得到保护，胶质瘢痕形成减轻。免疫荧光显示NeuN、MAP2和NF200表达增加，而iNOS/CCR2和Arg1/CCR2的双重染色表明巨噬细胞极化从M1型向M2型转变。ELISA显示IL-6和TNF-α显著降低，IL-10升高，Western blot和RT-qPCR均证实TMP抑制了IL-6/JAK2/STAT3的磷酸化及基因转录。体外实验中，TMP逆转了RAW 264.7细胞中LPS诱导的M1/M2极化失衡，同时抑制了IL-6/JAK2/STAT3的磷酸化和基因转录，减少了促炎细胞因子的释放。此外，救援实验表明，重组IL-6的联合使用可以逆转TMP对JAK2/STAT3磷酸化和M1向M2极化转变的抑制作用，证实IL-6/JAK2/STAT3通路是TMP的直接作用靶点。这些结果表明，TMP通过抑制IL-6/JAK2/STAT3通路重塑巨噬细胞极化，从而促进SCI后的组织病理学和功能恢复，显示出其作为抗炎神经保护疗法的潜力。

引言

脊髓损伤（SCI）是一种高度致残的中枢神经系统创伤，在大多数发展中国家发病率逐年上升（Lu等人，2024年）。患者常出现运动和感觉功能丧失、多种系统并发症以及自主神经功能障碍，给医疗和社会经济带来沉重负担（Fehlings等人，2014年）。SCI的病理过程可分为两个阶段：原发性机械损伤和继发性级联损伤（Tran等人，2018年）。后者以持续的神经炎症为特征，是SCI后神经恢复的关键决定因素（Ahuja等人，2017年）。目前的临床治疗主要依赖于手术减压和高剂量皮质类固醇疗法（Fehlings等人，2024年）。然而，这些方法并发症风险高，无法有效中断继发性损伤级联反应（Fehlings等人，2017年）。因此，寻找能够有效抑制SCI后神经炎症并减轻恶劣微环境中神经元损伤的替代疗法至关重要。

在SCI病变微环境中，浸润的血源性巨噬细胞表现出明显的极化失衡，促炎性M1表型过度激活，而抗炎性M2表型表达不足（Fu等人，2022年；Monteiro等人，2025年）。这种失衡通过释放TNF-α、IL-6和IL-1β等炎症介质加剧神经元凋亡和组织破坏（Xia等人，2022年）。因此，平衡M1/M2极化比率成为限制SCI后继发性损伤的有希望的治疗策略（Milich等人，2019年）。在调控这一极化过程的信号通路中，白细胞介素-6 /Janus激酶2/信号转导子和转录激活因子3（IL-6/JAK2/STAT3）轴起着关键作用。SCI后IL-6迅速且大量上调，其持续升高与长期神经炎症密切相关（Ning等人，2019年）。IL-6通过其受体复合物激活JAK2，进而磷酸化STAT3和其他下游效应器，驱动促炎基因转录并维持M1极化。在炎症模型中，抑制这一通路已被证明可将巨噬细胞从M1型转变为M2型（Lee等人，2023年）。

植物来源的生物活性化合物在调节神经炎症方面显示出显著潜力（Barbalho等人，2025年；Jalouli等人，2025年）。四甲基吡嗪（TMP）是一种来自川芎的活性生物碱单体，已被证明可通过调节巨噬细胞极化来减轻炎症（Chu等人，2023年；Qi等人，2024年）。此外，多项研究证实TMP可以改善SCI大鼠模型的微环境、减少炎症并有效促进神经恢复（Hao等人，2023年；Liu等人，2022年）。然而，这些效果是否通过调节巨噬细胞极化来缓解继发性损伤尚不清楚。因此，本研究采用体内SCI大鼠模型和体外细胞实验来探讨TMP是否通过重塑M1/M2巨噬细胞平衡来促进脊髓修复，从而为SCI的抗炎神经保护策略提供实验证据。

章节摘录

试剂和药物

TMP（商品编号：183938-25G）购自Sigma-Aldrich（美国密苏里州圣路易斯）。用于检测IL-1β（商品编号：ml926281）、IL-10（商品编号：ML-EA-A04868）和TNF-α（商品编号：E20230320-20162A）的酶联免疫吸附测定（ELISA）试剂盒购自Mlbio（中国上海）。苏木精-伊红（HE）（商品编号：G1120）和Nissl（商品编号：G1430）购自Solarbio（中国北京）。IL-6（商品编号：ab216492）、p-JAK2（商品编号：ab32101）、JAK2（商品编号：ab245303）、p-STAT3（商品编号：ab76315）购自...

TMP改善了SCI大鼠的运动功能

运动功能恢复是评估SCI后治疗效果的最重要临床指标。因此，记录了MEP和BBB运动评分以评估运动传导完整性和后肢运动恢复情况。图1A显示了受伤后28天的代表性波形。SCI组的幅度显著低于假手术组，证实了运动传导受损。两个TMP组都显著提高了MEP幅度

讨论

继发性损伤而非初始的机械性损伤是SCI后长期神经结局的关键决定因素，也是最可干预的治疗窗口（Alizadeh等人，2019年）。神经炎症是继发性损伤的主要驱动力。作为病变微环境中促炎细胞因子、活性氧和细胞毒性介质的主要来源和关键调节因子，巨噬细胞在塑造这一过程中起着决定性作用

结论

总之，我们的研究表明，TMP通过抑制IL-6/JAK2/STAT3通路，在体内和体外都能调节巨噬细胞向M2表型的转变。通过控制受伤后的早期炎症反应水平并减少对神经元的继发性损伤，TMP有效改善了SCI大鼠的运动功能并促进了神经修复。这些发现为TMP作为脊髓损伤治疗候选药物的潜力提供了有力的实验证据

CRediT作者贡献声明

白慧中：撰写——原始草案、方法学、研究、数据管理、概念构思。霍柳瑶：撰写——原始草案、方法学、研究、正式分析。于瑞勤：撰写——原始草案、研究、正式分析、数据管理。邓 Bowen：研究、数据管理。岳嘉树：验证、研究。江宇：研究、数据管理。周一民：资源支持、研究。赵毅：撰写——审稿与编辑、可视化。穆小红：撰写

资助

本研究得到了国家自然科学基金（82575101、82305271、82405435）和中国中医科学院教育与研究专项计划（CI2023C005LH）的支持。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。