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巨噬细胞常被视为免疫系统的 “卫士”，但它在肌肉功能及神经系统中是否有新角色？研究人员聚焦组织驻留巨噬细胞（TRMs），发现肌肉纺锤体巨噬细胞能像神经元一样调节肌肉收缩等。这一发现为理解细胞功能和疾病机制提供新视角。
在细胞生物学的神秘世界里，巨噬细胞一直被认为是免疫系统的忠诚 “卫士”，承担着吞噬病原体、参与免疫反应等重要任务。然而，随着研究的不断深入，科学家们发现巨噬细胞似乎并不满足于只在免疫系统中发挥作用，它在其他领域可能有着更为神秘和重要的角色。这一疑问如同在平静的学术湖面上投下了一颗重磅炸弹，激起了层层涟漪，促使众多科研人员踏上探索巨噬细胞新功能的征程。
在这样的背景下，来自伦敦帝国理工学院（Imperial College London）的研究人员展开了深入研究。他们将目光聚焦于组织驻留巨噬细胞（Tissue-resident macrophages，TRMs） ，试图揭开这些细胞在肌肉收缩、运动控制以及神经系统中的神秘面纱。经过一系列艰苦的探索，研究人员取得了令人瞩目的成果，这些成果发表在《TRENDS IN Cell Biology》杂志上，为我们理解细胞功能和疾病机制打开了一扇新的大门。
为了开展这项研究，研究人员主要运用了以下关键技术方法：一是 RNA 测序技术，通过对分选的肌肉纺锤体巨噬细胞（Muscle spindle macrophages，MSMPs）进行 RNA 测序，检测细胞内基因的表达情况，从而发现细胞内与神经递质合成和释放相关的分子机制；二是利用基因编辑技术，对相关基因进行靶向敲除或修饰，探究这些基因在巨噬细胞功能中的作用；三是构建动物模型，如通过在小鼠体内进行巨噬细胞的相关实验，观察巨噬细胞在不同生理和病理状态下对肌肉收缩、运动以及神经系统的影响。
研究结果
- 肌肉纺锤体巨噬细胞在肌肉收缩和运动中的作用
研究人员发现，肌肉纺锤体巨噬细胞可通过代谢谷氨酰胺释放谷氨酸，激活肌肉纺锤体轴突上的谷氨酸受体，进而兴奋运动神经元，引发肌肉收缩。这一发现揭示了巨噬细胞参与肌肉收缩调控的全新机制。在正常生理状态下，巨噬细胞能够感知肌肉活动产生的代谢需求，为运动中的肌肉提供必要的兴奋信号。而在疾病状态下，巨噬细胞的功能异常可能导致肌肉收缩和运动出现问题，比如在一些神经肌肉疾病中，巨噬细胞释放的谷氨酸可能会引发异常的肌肉收缩 。
- 调节感觉运动稳态和代谢
肌肉纺锤体巨噬细胞位于肌肉纺锤体内部和边界，具有抵御病原体、维持代谢稳态的作用。在高速奔跑等生理状态下，巨噬细胞功能的变化会影响运动表现。此外，随着年龄增长，巨噬细胞代谢功能受损，可能导致谷氨酸释放减少，同时促炎和吞噬活性增强，进而影响肌肉收缩和运动能力，这也为解释衰老过程中肌肉功能下降提供了新的视角 。
- 调节疾病状态下的感觉运动功能
在多种疾病中，如炎症性肌病、肌肉萎缩症、脊髓损伤、中风以及运动神经元疾病等，肌肉纺锤体巨噬细胞都可能发挥重要作用。它们既可能通过限制炎症反应来保护肌肉功能，也可能因异常激活而导致肌肉痉挛和运动障碍。而且，巨噬细胞还可能受到全身炎症或代谢变化的影响，进而影响肌肉收缩和运动，甚至可能与慢性疲劳综合征等疾病的发生有关 。
- 释放神经递质的髓细胞对神经系统的影响
巨噬细胞和小胶质细胞都表达多种神经递质受体，虽然目前关于它们释放神经递质的证据有限，但已有研究发现部分巨噬细胞能够释放谷氨酸、儿茶酚胺等神经递质。这些神经递质的释放可能参与神经网络的发育、衰老过程中的突触修剪以及神经系统疾病的发生发展。例如，在中枢神经系统（Central nervous system，CNS）疾病中，髓细胞释放的谷氨酸可能导致神经元过度兴奋，引发癫痫等疾病；而 γ- 氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA）的释放则可能具有抑制神经元活动、保护神经系统的作用 。
研究结论与讨论
这项研究表明，巨噬细胞具有远超传统认知的功能，尤其是肌肉纺锤体巨噬细胞展现出类似神经元的行为，这挑战了我们对细胞状态和细胞身份的传统认知，暗示细胞功能的边界可能比我们想象的更加模糊。巨噬细胞的多样性和可塑性使其在细胞生理和修复过程中发挥着关键作用，未来研究可通过单细胞 / 核和空间组织多组学、代谢组学等技术，进一步探究组织驻留巨噬细胞的功能和调控机制。
该研究成果具有重要意义，不仅为理解肌肉收缩、运动控制以及神经系统疾病的发病机制提供了新的理论依据，还为开发相关疾病的治疗策略开辟了新的方向。例如，通过调节肌肉纺锤体巨噬细胞的功能，可能为改善运动员运动表现、延缓衰老相关肌肉功能下降以及治疗多种神经肌肉疾病提供潜在的干预靶点。 总之，这项研究为生命科学和医学领域带来了新的思考和启示，有望推动相关领域的进一步发展。
