内脏大神经在脓毒性腹膜炎大鼠模型中对中性粒细胞的调控作用优于巨噬细胞

【字体: 时间:2025年05月19日 来源:Brain, Behavior, and Immunity 8.8

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  为探究交感内脏神经在感染中的作用,研究人员以大肠杆菌诱导的脓毒性腹膜炎大鼠为模型,开展双侧内脏大神经消融(SplancX)研究。发现 SplancX 显著增强细菌清除,与中性粒细胞亚群平衡改变有关,为脓毒症治疗提供新方向。

  
脓毒症作为全球范围内的高致死性疾病,其核心特征是感染引发的失控性全身炎症反应及器官功能障碍。当前脓毒症治疗主要依赖早期抗菌药物干预和生命支持,但免疫调节疗法的研发却屡屡受挫。过往研究多聚焦于迷走神经介导的 “炎症反射”,而交感神经系统在感染中的具体作用,尤其是内脏大神经对局部感染微环境的调控机制,仍笼罩在迷雾之中。现有基于脂多糖(LPS)的模型虽能模拟部分炎症反应,却难以复现活细菌感染的复杂性,且缺乏对腹腔等常见感染原发部位的关注。在此背景下,揭示交感神经与免疫细胞互作的精细机制,成为突破脓毒症治疗瓶颈的关键科学问题。

来自巴西圣保罗大学的研究团队,针对这一科学空白展开深入探索。他们以大肠杆菌植入诱导的大鼠脓毒性腹膜炎为模型,通过双侧内脏大神经消融(SplancX)技术,系统评估了交感神经去除对细菌清除、免疫细胞募集及功能状态的影响。这项研究成果发表在《Brain, Behavior, and Immunity》,为脓毒症的神经免疫调控机制提供了全新视角。

研究人员主要运用了以下关键技术方法:通过流式细胞术定量分析腹腔和脾脏中中性粒细胞(CD11b+Ly6G+)和巨噬细胞(CD11b+Ly6Clow)的浸润水平;利用单细胞 RNA 测序(scRNA-seq)对腹腔白细胞进行单细胞转录组分析,鉴定出 9 个细胞簇,包括 3 群活化中性粒细胞、2 群静息中性粒细胞等;采用免疫酶法检测腹腔灌洗液中中性粒细胞脱颗粒标志物(髓过氧化物酶 MPO)和中性粒细胞胞外陷阱(NETs)相关蛋白水平;通过高效液相色谱 - 质谱法测定组织去甲肾上腺素浓度,验证神经消融效果。

内脏大神经消融显著增强细菌清除能力


研究发现,SplancX 组大鼠在感染后 24 小时,腹腔和脾脏的细菌负荷分别降至假手术对照组的 4% 和 8%。消融术后一周内大鼠体重无显著变化,排除了生理状态差异对结果的干扰。去甲肾上腺素浓度检测显示,SplancX 组腹腔内脏器的去甲肾上腺素水平显著降低,证实了神经消融的有效性。这一结果表明,内脏大神经的交感神经信号对细菌清除具有抑制作用。

中性粒细胞亚群平衡改变是关键机制


流式细胞术分析显示,SplancX 并未显著改变腹腔和脾脏中中性粒细胞与巨噬细胞的总浸润量。进一步通过单细胞 RNA 测序,在腹腔白细胞中鉴定出 3 个活化中性粒细胞簇(特征基因如 S100A8、S100A9、Lcn2)和 2 个静息中性粒细胞簇(高表达免疫抑制相关基因如 Cd38、Sell)。与对照组相比,SplancX 组活化中性粒细胞比例显著增加,静息中性粒细胞比例减少,而巨噬细胞簇(如 Ly6Clow巨噬细胞)的转录特征和比例无明显变化。这提示内脏大神经主要通过调控中性粒细胞亚群的功能状态而非细胞数量发挥作用。

中性粒细胞杀菌功能增强的分子证据


功能验证实验表明,SplancX 组腹腔灌洗液中的 MPO 活性和 NETs 相关蛋白(瓜氨酸化组蛋白 H3)水平显著升高,证实中性粒细胞脱颗粒和 NETosis 等杀菌效应增强。实时定量 PCR 显示,活化中性粒细胞相关的促炎细胞因子(如 Il-1β、Tnf-α)基因表达上调,而静息中性粒细胞相关的免疫抑制因子(如 Arg1、Cd200)表达下调。这些结果从分子层面揭示了 SplancX 通过促进中性粒细胞活化、抑制其免疫抑制表型,从而增强抗菌免疫的机制。

研究结论与意义


本研究首次在活菌感染模型中证实,内脏大神经通过选择性调控中性粒细胞亚群平衡,在脓毒症早期细菌清除中发挥关键作用。具体而言,其交感神经信号可维持静息中性粒细胞的免疫抑制状态,而神经消融则打破这一平衡,促使中性粒细胞向活化杀菌表型偏移,且该效应独立于巨噬细胞调控。这一发现修正了既往基于 LPS 模型得出的 “交感神经广泛抑制炎症” 的结论,揭示了神经免疫调控的高度细胞特异性。

从转化医学角度看,该研究为脓毒症治疗提供了双重启示:一方面,靶向内脏大神经可能成为增强抗菌免疫的新策略;另一方面,识别静息中性粒细胞的调控通路(如 β 肾上腺素能信号),有望开发精准调控中性粒细胞功能的药物。此外,研究中建立的多模态单细胞分析方法,为解析感染微环境中神经 - 免疫互作提供了可借鉴的技术范式。未来研究可进一步探索内脏大神经调控中性粒细胞的具体神经递质和受体机制,以及该效应在不同感染部位和病原体中的普适性,为脓毒症的个性化免疫治疗奠定基础。

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