外周神经损伤后巨噬细胞在条件性损伤增强再生中的作用

2024-07-31 Wed
#巨噬细胞对外周神经再生的关键性研究
背景与研究目的自20世纪90年代以来，研究发现巨噬细胞在外周神经再生中起到了促进作用，并在条件性损伤（Conditioning Lesion, CL）响应中尤为重要。在坐骨神经损伤后，巨噬细胞会积聚在损伤部位，损伤部位远端的神经和被切除的背根神经节（Dorsal Root Ganglia, DRG）中。巨噬细胞的反应来源于常驻巨噬细胞和招募的单核细胞衍生的巨噬细胞（Monocyte-Derived Macrophages, MDMs）。然而，在哪些部位和哪类巨噬细胞群体在神经再生中起关键作用，依然是待解决的问题。因此，本文作者通过一系列实验探讨了不同类型巨噬细胞在CL增强的神经再生中的作用。
作者与机构这篇论文的作者是Aaron D. Talsma, Jon P. Niemi和Richard E. Zigmond，分别隶属于Case Western Reserve University。这篇论文发表在2024年的《Journal of Neuroinflammation》上。
研究流程实验设计作者使用了CCR2基因敲除（Ko）和CCR2gfp/gfp敲入/敲除（Ki/Ko）小鼠，阻止了MDM的招募。在坐骨神经CL模型中，他们考察了MDMs和常驻巨噬细胞在CL增强再生中的必要性，并表征了损伤诱导的神经炎症。
实验步骤和处理方法巨噬细胞的获取和注射：
使用8至20周龄小鼠进行实验，未发现性别对CL响应有显著影响，因此选用性别均等的实验组。
对小鼠进行坐骨神经的单侧切断，通过显微手术暴露坐骨神经并进行切断，创造一个CL模型。
再生测量和免疫荧光染色：
通过双侧近端测试损伤（TLs）后的2天，在体内测量再生，并通过免疫荧光染色量化巨噬细胞。
对于实验结果，使用Luxol Fast Blue染色和ImageJ软件进行图像分析和定量分析。
特别的方法和工具：
革新性地使用了纳米脂质体载体注射溶液（如Clodronate）来阻断巨噬细胞，并结合慢病毒转染手段对巨噬细胞进行特定标记和追踪。
应用了图像J和图像分析算法对神经再生进行了定量和图像处理。
数据分析与结果再生的结果与巨噬细胞种群分析CCR2基因敲除小鼠的再生表现：
研究发现，无论是CL增强的外周神经再生还是在脊髓背根的中枢CL响应中，CCR2基因敲除小鼠的再生能力维持不变。这表明MDMs和DN环境并非再生的必要条件。
CL部位的巨噬细胞：
巨噬细胞在TL和CL部位分布，但在两者之间并不显著。TL巨噬细胞主要依赖于CCR2，并在CCR2基因敲除小鼠中几近消失。而CL部位的Arg1+巨噬细胞在CCR2基因敲除小鼠中则有所补偿。
使用Zymosan诱导炎症并注射于完整的WT坐骨神经中，结果发现尽管Arg1+巨噬细胞被招募，但并未增强神经再生。
Clodronate处理对再生的影响：
注射Clodronate到CCR2gfp KO鼠的CL部位，显著减少了CL部位的巨噬细胞数量，但再生效果未受影响。
结论与意义实验表明，坐骨神经中的巨噬细胞既非必要也不足以产生CL响应。DN环境的损伤诱导巨噬细胞不能促使再生，表明巨噬细胞在损伤后神经再生中的功能需要重新评估。
研究亮点创新技术的应用：研究利用了CCR2基因敲除模型和纳米脂质体CL实验，精确阻断并观察了巨噬细胞在不同部位和时间段的变化。
数据量化和图像处理：采用Luxol Fast Blue染色和ImageJ软件，数据量化精确且图像处理严谨，保证了实验的可靠性。
对再生机制的深入理解：实验首次系统性地排除了MGMs和WD环境在神经再生中的必要性，对再生机制提供了新的视角和理解。
这些发现对后续外周神经损伤的治疗和研究提供了重要的理论支持和实践指导价值，可能影响将来临床和基础研究的方向。
本文研究不仅在技术手段上取得创新，也在科学理论上提供了重要的见解，对推动再生医学领域具有重要意义。