創(chuàng)傷性腦損傷(TBI)是導(dǎo)致死亡和殘疾的重要原因,其病理過程包括原發(fā)性機械損傷和繼發(fā)性神經(jīng)炎癥反應(yīng)。神經(jīng)炎癥涉及小膠質(zhì)細胞激活、細胞因子釋放及免疫細胞募集,會加劇損傷。然而,目前缺乏有效療法來減輕中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷和促進恢復(fù),針對神經(jīng)炎癥的特異性治療更是空白。因此,開發(fā)調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎癥的新療法迫在眉睫。
哈佛大學醫(yī)學院Howard L. Weiner教授團隊受粘膜免疫系統(tǒng)啟發(fā),研究了鼻內(nèi)給藥抗CD3單克隆抗體(aCD3 mAb)治療TBI。研究發(fā)現(xiàn),該方法可誘導(dǎo)產(chǎn)生IL-10的調(diào)節(jié)性T細胞(Treg),這些細胞遷移到大腦與小膠質(zhì)細胞接觸,通過IL-10依賴機制減輕小膠質(zhì)細胞的慢性炎癥并調(diào)節(jié)其吞噬功能。阻斷IL-10受體會消除aCD3 mAb的益處,而將IL-10產(chǎn)生型Treg細胞移植到TBI小鼠中可恢復(fù)這些效果,表明鼻內(nèi)給藥aCD3 mAb是治療TBI的潛在新策略。該文章于2025年02月27日以《Nasal anti-CD3 monoclonal antibody ameliorates traumatic brain injury, enhances microglial phagocytosis and reduces neuroinflammation via IL-10-dependent crosstalk》為題發(fā)表于《Nature Neuroscience》(DOI:10.1038/s41593-025-01877-7)。
(1)經(jīng)鼻 aCD3 mAb 改善 TBI 后的認知和運動結(jié)局
研究采用CCI模型評估鼻內(nèi)給藥抗CD3單克隆抗體(aCD3)對TBI的治療效果。實驗分為傷后4 - 6小時立即給藥、傷后3天早期給藥和傷后14天延遲給藥,持續(xù)治療1個月。結(jié)果顯示,立即給藥組在運動功能和協(xié)調(diào)性、空間記憶方面顯著改善,焦慮行為減少;早期給藥組運動功能和協(xié)調(diào)性、空間記憶改善,但焦慮行為未改善;延遲給藥組未見改善。在更嚴重的TBI模型中,雄性、雌性小鼠aCD3治療均改善運動功能和協(xié)調(diào)性,部分恢復(fù)空間記憶。雄性小鼠嚴重TBI后焦慮行為減少,而雌性小鼠無焦慮表型,無法評估aCD3對焦慮行為的益處。結(jié)果表明,鼻內(nèi)給藥aCD3可改善中度和重度TBI的行為學結(jié)果,且對雄性小鼠效果更顯著。
圖1 鼻內(nèi)給藥aCD3治療方案及行為學測試結(jié)果。(a)治療方案示意圖;(b)立即治療組行為學測試結(jié)果(轉(zhuǎn)棒實驗、水迷宮實驗、探試實驗、曠場實驗評估焦慮行為),采用兩因素重復(fù)測量方差分析(MWM測試)和單因素方差分析(其他測試),數(shù)據(jù)以均值±標準誤表示;(c)傷后7天MRI腦損傷體積測量,采用雙側(cè)非配對t檢驗分析,數(shù)據(jù)以均值±標準誤表示,紅色虛線指示損傷區(qū)域;(d)傷后30天H&E染色腦切片損傷體積測量,采用雙側(cè)非配對t檢驗分析,數(shù)據(jù)以均值±標準誤表示,比例尺1000 μm;(e)傷后7天神經(jīng)元死亡免疫熒光染色(DAPI藍、TUNEL紅、7-AAD綠),比例尺200 μm(放大圖500 μm),TUNEL陽性細胞通過ImageJ定量,采用雙側(cè)非配對t檢驗分析,數(shù)據(jù)以均值±標準誤表示;(f)傷后30天小膠質(zhì)細胞Iba-1免疫熒光染色(DAPI藍、Iba-1紅),比例尺200 μm(放大圖500 μm),Iba-1陽性細胞通過ImageJ定量,采用單因素方差分析分析,數(shù)據(jù)以均值±標準誤表示;(g)傷后1天血清生物標志物檢測,采用Quanterix SiMoA和V-Plex炎癥因子檢測,采用單因素方差分析分析,數(shù)據(jù)以箱線圖(最小值、最大值、四分位距、中位數(shù))表示。所有數(shù)據(jù)均為兩個獨立實驗的生物學重復(fù)
(2)CD3單克隆抗體鼻內(nèi)給藥改善TBI神經(jīng)病理過程
研究通過多種方法評估了鼻內(nèi)給藥aCD3對TBI引發(fā)的神經(jīng)病理學結(jié)果的影響。傷后7天,3T MRI測量顯示鼻內(nèi)給藥aCD3組腦實質(zhì)損傷體積較TBI - iso對照組減少。傷后1個月,H&E染色測量的損傷體積也顯示aCD3治療組較TBI - iso對照組減少。鼻內(nèi)給藥aCD3在傷后3天改善了血腦屏障(BBB)完整性,降低了TBI - iso對照組同側(cè)半球的腦水腫百分比。TUNEL染色檢測到的細胞死亡在鼻內(nèi)給藥aCD3治療后減少。傷后30天,CCI增加了小膠質(zhì)細胞或巨噬細胞的激活(Iba - 1染色),而鼻內(nèi)給藥aCD3在雄鼠中減少了這種激活。與對照組相比,鼻內(nèi)給藥aCD3組的幾種TBI血清生物標志物減少,而抗炎細胞因子IL - 10增加。這些結(jié)果表明,鼻內(nèi)給藥aCD3改善了TBI小鼠的行為學表現(xiàn),與神經(jīng)病理學和血清生物標志物所顯示的增強的組織完整性相關(guān)。
(3)aCD3單克隆抗體鼻內(nèi)給藥增加TBI后Treg細胞數(shù)量,改變先天性和適應(yīng)性免疫格局
研究通過流式細胞術(shù)分析發(fā)現(xiàn),鼻內(nèi)給藥aCD3在傷后1天增加頸淋巴結(jié)(cLNs)中總CD4+ T細胞和CD4+FoxP3+調(diào)節(jié)性T細胞(Treg)的比例,傷后2天增加腦膜中這些細胞的總數(shù)。鼻內(nèi)給藥aCD3在傷后3天和7天增加大腦中CD4+ T細胞的總數(shù),并在傷后30天內(nèi)增加CD4+FoxP3+ Treg細胞。與TBI - iso組相比,未觀察到表達潛伏相關(guān)肽(LAP)的CD4+ T細胞增加。結(jié)果表明,鼻內(nèi)給藥aCD3通過擴大Treg細胞來控制TBI后的神經(jīng)炎癥。
(4)aCD3單克隆抗體鼻內(nèi)給藥誘導(dǎo)的Treg細胞有獨特的免疫調(diào)節(jié)特征
鼻內(nèi)給藥aCD3在傷后30天內(nèi)增加了CD4+FoxP3+調(diào)節(jié)性T細胞(Treg)。對CCI后7天從假手術(shù)和受傷小鼠的腦周損傷組織和血液中分離的CD4+FoxP3(GFP)+ Treg細胞進行RNA測序分析。主成分分析(PCA)顯示,TBI后腦內(nèi)FoxP3 Treg細胞的轉(zhuǎn)錄組特征與血液中的顯著不同。與假手術(shù)小鼠的血液Treg細胞相比,TBI小鼠腦內(nèi)浸潤的Treg細胞中多種免疫調(diào)節(jié)和營養(yǎng)因子基因表達增加。鼻內(nèi)給藥aCD3處理的小鼠血液中的FoxP3 Treg細胞具有獨特的轉(zhuǎn)錄組特征,涉及Treg細胞增殖和穩(wěn)態(tài)以及Treg細胞功能的基因上調(diào)。通路分析(IPA)顯示,與TBI - iso FoxP3 Treg細胞相比,aCD3誘導(dǎo)的FoxP3 Treg細胞中IL - 10是最主要的上游激活調(diào)節(jié)因子。進一步分析發(fā)現(xiàn),TBI和鼻內(nèi)給藥aCD3處理的小鼠腦內(nèi)浸潤的Treg細胞中,免疫調(diào)節(jié)相關(guān)基因表達上調(diào)。此外,aCD3誘導(dǎo)的Treg細胞中,免疫調(diào)節(jié)、吞噬調(diào)節(jié)、神經(jīng)營養(yǎng)因子、脂質(zhì)穩(wěn)態(tài)以及其他Treg細胞免疫抑制功能所需基因的表達進一步增加。基因集富集分析(GSEA)和通路分析(IPA)顯示,與假手術(shù)對照組和TBI - iso組相比,TBI - aCD3處理的小鼠腦內(nèi)Treg細胞中涉及遷移、免疫反應(yīng)調(diào)節(jié)、吞噬、神經(jīng)發(fā)生、穩(wěn)態(tài)和分泌功能的生物通路富集。通路分析(IPA)識別出IL - 10和Stat3是TBI小鼠腦內(nèi)aCD3處理的Treg細胞中最主要的上游激活調(diào)節(jié)因子。流式細胞術(shù)分析顯示,與TBI - iso對照組相比,aCD3處理的小鼠腦內(nèi)Treg細胞中IL - 10表達上調(diào)。這些結(jié)果表明,外周和中樞Treg細胞具有獨特的免疫調(diào)節(jié)特征,與鼻內(nèi)給藥aCD3治療TBI后的改善相關(guān)。
(5)aCD3單克隆抗體鼻內(nèi)給藥調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細胞炎癥反應(yīng)
鼻內(nèi)給藥aCD3增加了FoxP3+調(diào)節(jié)性T細胞(Treg)向腦膜和CCI損傷部位的遷移,這些細胞在損傷后與小膠質(zhì)細胞樹突密切接觸。小膠質(zhì)細胞單細胞懸浮液的RNA測序分析顯示,在傷后7天,TBI - iso和TBI - aCD3組的小膠質(zhì)細胞轉(zhuǎn)錄組特征相似,但到傷后30天,TBI - aCD3組的小膠質(zhì)細胞轉(zhuǎn)錄組特征向假手術(shù)對照組表型轉(zhuǎn)變,表現(xiàn)為下調(diào)促炎基因(如Il6、Il18)和上調(diào)穩(wěn)態(tài)基因(如Tgfbr2、Mertk)。在傷后7天,鼻內(nèi)給藥aCD3處理的小膠質(zhì)細胞中,穩(wěn)態(tài)和感知相關(guān)基因(如Cd33、Lag3)表達增加,且下調(diào)促炎關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子Cd14。傷后30天,aCD3處理增加了TGF - β信號通路基因表達(如Smad3、Tgfbr1),并下調(diào)了細胞因子受體和模式識別受體相關(guān)基因(如Tnfrsf17、Cd74)?;蚣患治觯℅SEA)表明,在傷后7天,TBI - iso組上調(diào)氧化應(yīng)激和神經(jīng)元凋亡相關(guān)通路,而TBI - aCD3組在這些通路中的基因上調(diào)較少,且在抗炎IL - 10產(chǎn)生和吞噬相關(guān)通路中基因上調(diào)更多。傷后30天,TBI - iso組在促炎機制和細胞殺傷通路中基因表達富集,而TBI - aCD3組在這些通路中的基因上調(diào)較少,且在吞噬和細胞因子產(chǎn)生相關(guān)通路中基因上調(diào)更多。分析傷后30天的炎癥反應(yīng)基因和疾病相關(guān)小膠質(zhì)細胞(DAMs)、神經(jīng)退行性小膠質(zhì)細胞(MGnDs)特征基因發(fā)現(xiàn),TBI - iso小膠質(zhì)細胞具有促炎反應(yīng)和DAM或MGnD特征,而aCD3處理的小鼠中這些基因表達下調(diào),接近假手術(shù)組水平。定量PCR(RT - qPCR)顯示,鼻內(nèi)給藥aCD3在傷后7天增加小膠質(zhì)細胞和腦組織中抗炎細胞因子Il10的表達,并在傷后30天減少促炎標志物表達,同時上調(diào)腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(Bdnf)。這些結(jié)果表明,鼻內(nèi)給藥aCD3使小膠質(zhì)細胞從病理性的、疾病相關(guān)表型轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸娴?、穩(wěn)態(tài)表型。
(6)鼻腔 aCD3 以 IL-10 依賴性方式增加小膠質(zhì)細胞吞噬作用
TBI - aCD3處理的小鼠在傷后7天吞噬相關(guān)生物學通路顯著上調(diào),且在傷后30天多種關(guān)鍵小膠質(zhì)細胞吞噬調(diào)節(jié)因子(Mertk、Sirpa和Tlr4)表達增加。實驗在傷后6天和7天分別注射標記的凋亡神經(jīng)元或PBS,并在注射后16小時和4小時檢測,結(jié)果顯示aCD3處理的小鼠在注射后4小時和16小時的吞噬能力均高于TBI - iso組。對傷后7天的吞噬性和非吞噬性小膠質(zhì)細胞進行RNA測序分析,結(jié)果顯示吞噬性TBI - aCD3小膠質(zhì)細胞在注射后4小時表現(xiàn)出獨特的轉(zhuǎn)錄組特征,涉及多種關(guān)鍵吞噬基因的上調(diào)。與非吞噬性TBI - iso小膠質(zhì)細胞相比,吞噬性TBI - aCD3小膠質(zhì)細胞在識別和吞噬凋亡細胞及碎片(Mertk、Mrc1、Abca1、Lrp1和Stab1)、消化降解吞噬物(Rab27a、Smcr8、Clec16a和Vps8)、脂質(zhì)代謝(Apoc1、Olr1和Ldlr)、細胞骨架動態(tài)(Myo1e)和調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細胞吞噬(Tspo、Qk和Pik3cg)的基因表達增加?;蚣患治觯℅SEA)顯示,與非吞噬性TBI - iso小膠質(zhì)細胞相比,吞噬性TBI - aCD3小膠質(zhì)細胞在吞噬相關(guān)通路(包括內(nèi)吞、模式識別和細胞遷移)中顯著富集。此外,與吞噬性TBI - iso小膠質(zhì)細胞相比,吞噬性TBI - aCD3小膠質(zhì)細胞在抗原呈遞和IL - 10通路的上調(diào)更為顯著。通路分析(IPA)顯示,IL - 10是aCD3處理的吞噬性小膠質(zhì)細胞中最重要的調(diào)節(jié)因子和信號通路。在傷后16小時,也觀察到類似的吞噬機制相關(guān)基因和通路的上調(diào),且吞噬性TBI - aCD3小膠質(zhì)細胞表現(xiàn)出更穩(wěn)態(tài)、更少炎癥(疾病相關(guān))的特征。使用IL - 10基因敲除(KO)小鼠重復(fù)小膠質(zhì)細胞吞噬實驗,結(jié)果顯示IL - 10 KO小鼠中TBI - aCD3小膠質(zhì)細胞在注射后4小時的吞噬能力顯著降低,且與野生型(WT)TBI - iso小膠質(zhì)細胞相比,IL - 10 KO小鼠的TBI - iso小膠質(zhì)細胞吞噬能力顯著降低。這些結(jié)果表明,鼻內(nèi)給藥aCD3通過IL - 10依賴的方式增強了小膠質(zhì)細胞的吞噬機制。
圖4 小膠質(zhì)細胞吞噬功能的表征及鼻內(nèi)給藥aCD3的影響。(a)傷后7天小膠質(zhì)細胞吞噬相關(guān)基因的熱圖,基因通過DESeq2分析(雙側(cè)似然比檢驗,每組n = 4只小鼠)鑒定,F(xiàn)DR校正P < 0.05的基因用星號表示;(b)吞噬功能實驗示意圖;(c)傷后7天損傷部位的免疫熒光染色(凋亡神經(jīng)元藍、P2ry12紅),顯示P2ry12吞噬凋亡神經(jīng)元,比例尺100 μm(放大圖50 μm);(d)注射標記的凋亡神經(jīng)元后4小時的小膠質(zhì)細胞吞噬實驗,數(shù)據(jù)以箱線圖表示,每組n = 5只小鼠,采用雙側(cè)非配對t檢驗分析;(e)傷后7天及凋亡神經(jīng)元注射后4小時,吞噬性(+P)和非吞噬性(-P)小膠質(zhì)細胞的差異表達基因(DEGs)聚類熱圖(DESeq2分析,雙側(cè)似然比檢驗,每組n = 3 - 4只小鼠,F(xiàn)DR校正P < 0.05);(f)與小膠質(zhì)細胞吞噬及相關(guān)功能相關(guān)的基因在TBI - iso(+P)與TBI - iso(-P)以及TBI - aCD3(+P)與TBI - iso(-P)比較中的log2(倍數(shù)變化)條形圖;(g)基于上述比較的基因集富集分析(GSEA),q值 < 0.05的富集項用星號表示;(h)與吞噬性TBI - iso小膠質(zhì)細胞相比,吞噬性TBI - aCD3小膠質(zhì)細胞的DEGs的通路分析中選擇的頂級典型通路;(i)TBI - aCD3(+P)與TBI - iso(-P)比較中預(yù)測的上游調(diào)節(jié)因子;(j)與(b)相似設(shè)計的吞噬實驗,數(shù)據(jù)以箱線圖表示,每組n = 5只小鼠,采用單因素方差分析分析。所有數(shù)據(jù)均為生物學重復(fù),代表兩個獨立實驗
(7)鼻腔 aCD3 通過小膠質(zhì)細胞中的 IL-10/IL-10R 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)改善 TBI 預(yù)后
在傷后7天,TBI - aCD3組小膠質(zhì)細胞的IL - 10細胞因子基因表達顯著上調(diào)。鼻內(nèi)給藥aCD3誘導(dǎo)分泌IL - 10的Treg細胞,并在損傷部位的小膠質(zhì)細胞和腦組織中增加IL - 10表達。通過腹腔注射抗IL - 10R(aIL - 10R)阻斷抗體,每3天一次,研究假手術(shù) - iso、TBI - iso、TBI - aCD3和TBI - aCD3 + aIL - 10R組的行為學結(jié)果和血腦屏障(BBB)破壞情況。結(jié)果顯示,TBI - aCD3組在BBB破壞以及運動協(xié)調(diào)功能、空間記憶和焦慮樣行為方面的改善被IL - 10R阻斷抵消。RNA測序分析發(fā)現(xiàn),傷后1個月,鼻內(nèi)給藥aCD3對小膠質(zhì)細胞的調(diào)節(jié)作用被IL - 10阻斷,小膠質(zhì)細胞熱圖顯示TBI - aCD3 + aIL - 10R組表現(xiàn)出更促炎的轉(zhuǎn)錄組特征,且穩(wěn)態(tài)標志物表達減少。使用IL - 10Rflox/floxTmem119CreETR2條件性敲除(KO)小鼠及其同窩對照小鼠,研究小膠質(zhì)細胞IL - 10R敲除對行為學和小膠質(zhì)細胞吞噬能力的影響,發(fā)現(xiàn)經(jīng)他莫昔芬處理的TBI - aCD3 - IL - 10Rflox/floxTmem119CreETR2小鼠表現(xiàn)出更差的運動和認知結(jié)果以及降低的小膠質(zhì)細胞吞噬能力。這些結(jié)果表明,IL - 10/IL - 10R信號在增強小膠質(zhì)細胞吞噬能力和改善TBI疾病中起關(guān)鍵作用。
(8)鼻腔 aCD3 誘導(dǎo)的 CD4+FoxP3+Treg細胞改善神經(jīng)炎癥和 TBI 結(jié)果
鼻內(nèi)給藥aCD3在傷后3天至30天增加了損傷部位的FoxP3+ Treg細胞,并通過減少小膠質(zhì)細胞炎癥改善了TBI的行為學和神經(jīng)病理學結(jié)果。過繼轉(zhuǎn)移實驗中,接受aCD3處理小鼠的CD4+FoxP3+ Treg細胞的小鼠在傷后7天表現(xiàn)出改善的運動功能和協(xié)調(diào)性,并恢復(fù)了空間記憶。對TBI - aCD3 - FoxP3+、TBI - iso - FoxP3+和TBI - aCD3 - FoxP3? GFP組小鼠損傷側(cè)半球的小膠質(zhì)細胞進行RNA測序分析,發(fā)現(xiàn)TBI - aCD3 - FoxP3+小膠質(zhì)細胞與其他組相比具有獨特的轉(zhuǎn)錄組特征?;蚣患治觯℅SEA)顯示,與TBI - aCD3 - FoxP3?小膠質(zhì)細胞相比,TBI - aCD3 - FoxP3+小膠質(zhì)細胞下調(diào)了包括干擾素(IFN)γ和IFNα在內(nèi)的多種促炎通路。通路分析(IPA)揭示IL - 10Ra是TBI - aCD3 - FoxP3+小膠質(zhì)細胞中最重要的上游激活調(diào)節(jié)因子之一,而IL - 1b是最重要的上游抑制調(diào)節(jié)因子之一。與TBI - iso - FoxP3+小膠質(zhì)細胞相比,TBI - aCD3 - FoxP3+小膠質(zhì)細胞中IFNγ是最顯著下調(diào)的調(diào)節(jié)因子之一。定量PCR(RT - qPCR)顯示,與另外兩組相比,TBI - aCD3 - FoxP3+小膠質(zhì)細胞中促炎細胞因子減少,穩(wěn)態(tài)和抗炎細胞因子表達增加。接受aCD3處理小鼠的CD4+FoxP3+ Treg細胞的小鼠在傷后7天增加了小膠質(zhì)細胞的吞噬能力。這些結(jié)果表明,F(xiàn)oxP3+ Treg細胞在增強小膠質(zhì)細胞吞噬能力和改善TBI疾病中起關(guān)鍵作用。
圖6 Treg細胞對TBI后行為學和小膠質(zhì)細胞炎癥的影響。(a)過繼轉(zhuǎn)移實驗時間線;(b)轉(zhuǎn)棒實驗和Y迷宮測試結(jié)果,數(shù)據(jù)以均值±標準誤表示,采用單因素方差分析分析;(c)傷后7天小膠質(zhì)細胞的差異表達基因(DEGs)聚類熱圖,基因通過DESeq2分析(雙側(cè)Wald檢驗,每組n = 3只小鼠,F(xiàn)DR校正P < 0.05)鑒定,聚類用基因本體生物學過程(GOBP)富集項(q值 < 0.05)注釋;(d)基因集富集分析(GSEA)分析TBI - iso FoxP3與TBI - aCD3 - FoxP3?以及TBI - aCD3 - FoxP3與TBI - aCD3 - FoxP3?的比較,q值 < 0.05的富集項用星號表示;(e)TBI - aCD3 - FoxP3與TBI - aCD3 - FoxP3?比較的預(yù)測上游調(diào)節(jié)因子(通路分析);(f)TBI - aCD3 - FoxP3與TBI - iso FoxP3比較的基因集富集分析;(g)TBI - aCD3 - FoxP3與TBI - iso FoxP3比較的預(yù)測上游調(diào)節(jié)因子(通路分析);(h)傷后7天損傷側(cè)半球小膠質(zhì)細胞的定量PCR分析,以GAPDH為內(nèi)參,數(shù)據(jù)以均值±標準誤表示,采用單因素方差分析分析;(i)與圖4b相似設(shè)計的小膠質(zhì)細胞吞噬實驗,數(shù)據(jù)以箱線圖(最小值、最大值、四分位距、中位數(shù))表示,采用單因素方差分析分析;(j)小膠質(zhì)細胞和Treg細胞共培養(yǎng)示意圖;(k)小膠質(zhì)細胞的定量PCR分析,以GAPDH為內(nèi)參,數(shù)據(jù)以均值±標準誤表示,采用單因素方差分析分析。所有數(shù)據(jù)均為生物學重復(fù),代表兩個獨立實驗
(9)CD4+Foxp3+Treg細胞在體外抑制小膠質(zhì)細胞炎癥和穩(wěn)態(tài)標志物
采用體外共培養(yǎng)系統(tǒng),從小鼠CCI損傷后24小時的損傷側(cè)半球分離小膠質(zhì)細胞,并從接受CCI和鼻內(nèi)給藥aCD3或同型對照處理7天的小鼠脾臟中分離Treg細胞。共培養(yǎng)72小時后對小膠質(zhì)細胞進行定量PCR分析,結(jié)果顯示,與TBI - iso組相比,TBI - aCD3組小膠質(zhì)細胞中抗炎和穩(wěn)態(tài)標志物(Il10、Cx3cr1和Cd206)增加,促炎標志物Il1b減少,這與傷后7天的體內(nèi)小膠質(zhì)細胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)一致。此外,通過體外阻斷IL - 10,這種效應(yīng)消失,這也與體內(nèi)IL - 10中和后的觀察結(jié)果一致。
(10)產(chǎn)生IL-10的Treg細胞促進小膠質(zhì)細胞吞噬、改善神經(jīng)炎癥及功能預(yù)后
鼻內(nèi)給藥aCD3處理小鼠的FoxP3 Treg細胞過繼轉(zhuǎn)移可改善TBI,且IL - 10在其中發(fā)揮重要作用。利用FoxP3 - DTR轉(zhuǎn)基因小鼠耗竭FoxP3 Treg細胞,白喉毒素(DT)在CCI前3天注射,并每3天重復(fù)一次,直至CCI或假手術(shù)后7天。結(jié)果表明,F(xiàn)oxP3 Treg細胞的耗竭惡化了運動功能,加劇了小膠質(zhì)細胞炎癥,并增加了促炎小膠質(zhì)細胞標志物(Il1b、Tnf、Il6和Il18)的表達。FoxP3 Treg細胞的耗竭降低了小膠質(zhì)細胞吞噬死亡神經(jīng)元的能力。使用10BiT.FoxP3GFP雙重報告系統(tǒng)分離IL - 10+和IL - 10? Treg細胞,并將這些細胞過繼轉(zhuǎn)移至FoxP3耗竭小鼠中,觀察到IL - 10+ Treg細胞與IL - 10? Treg細胞相比,改善了運動功能和空間記憶,降低了促炎標志物的表達,并且增強了小膠質(zhì)細胞對死亡神經(jīng)元的吞噬能力。因此,IL - 10在鼻內(nèi)給藥aCD3誘導(dǎo)的FoxP3 Treg細胞對TBI的有益效果中起關(guān)鍵作用。
圖7 FoxP3 - DTR Treg細胞耗竭及相關(guān)實驗的表征。(a)FoxP3 - DTR Treg細胞耗竭的實驗時間線;(b)行為測試中,旋轉(zhuǎn)桿和Y迷宮評估各組差異,數(shù)據(jù)以均值±標準誤表示,每組6只小鼠,采用單因素方差分析(ANOVA)結(jié)合Tukey多重比較檢驗分析;(c)TBI后7天同側(cè)半球小膠質(zhì)細胞的RT - qPCR分析,表達量以GAPDH為內(nèi)參標準化,數(shù)據(jù)以均值±標準誤表示,每組4只小鼠,采用單因素方差分析(ANOVA)結(jié)合Tukey多重比較檢驗分析;(d)與圖4b相似設(shè)計的吞噬實驗,數(shù)據(jù)以箱線圖表示,每組5只小鼠,采用單因素方差分析(ANOVA)結(jié)合Tukey多重比較檢驗分析;(e)驗證Il10表達的示意圖,對FoxP3 + Thy1.1 + 和FoxP3 + Thy1.1?分選細胞進行Il10表達的RT - qPCR分析,表達量以GAPDH為內(nèi)參標準化,數(shù)據(jù)以均值±標準誤表示,每組3只小鼠,采用雙側(cè)非配對Student t檢驗分析;(f)過繼轉(zhuǎn)移實驗示意圖,分析兩組間FoxP3上Thy1.1的表達差異,數(shù)據(jù)以均值±標準誤表示,每組3個樣本(每個樣本為5個損傷半球的混合),采用雙側(cè)非配對Student t檢驗分析;(g)過繼轉(zhuǎn)移實驗的實驗時間線示意圖;(h)行為測試中,旋轉(zhuǎn)桿和Y迷宮評估各組差異,數(shù)據(jù)以均值±標準誤表示,每組6只小鼠,采用單因素方差分析(ANOVA)結(jié)合Tukey多重比較檢驗分析;(i)TBI后7天同側(cè)半球小膠質(zhì)細胞的RT - qPCR分析,表達量以GAPDH為內(nèi)參標準化,數(shù)據(jù)以均值±標準誤表示,每組4只小鼠,采用單因素方差分析(ANOVA)結(jié)合Tukey多重比較檢驗分析;(j)與圖4b相似設(shè)計的吞噬實驗,數(shù)據(jù)以箱線圖表示,每組4只小鼠,采用單因素方差分析(ANOVA)結(jié)合Tukey多重比較檢驗分析。所有數(shù)據(jù)均為生物學重復(fù),代表兩次獨立實驗的結(jié)果
本研究揭示了鼻內(nèi)給予抗CD3單克隆抗體(aCD3 mAb)對創(chuàng)傷性腦損傷(TBI)的治療潛力。研究發(fā)現(xiàn),aCD3 mAb能夠誘導(dǎo)產(chǎn)生IL - 10的調(diào)節(jié)性T細胞,這些細胞通過與小膠質(zhì)細胞的相互作用,增強小膠質(zhì)細胞的吞噬能力,調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)的固有免疫和適應(yīng)性免疫反應(yīng)。這一機制有效改善了TBI后的功能恢復(fù)。因此,鼻內(nèi)給藥aCD3 mAb有望成為治療TBI及其他急性腦損傷的新策略。
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