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Nature:環(huán)路新概念!科學(xué)家揭示大腦-脂肪環(huán)路可調(diào)控固有淋巴細(xì)胞活性

 金戈001 2021-08-26
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最近的發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)的神經(jīng)環(huán)路被稱為膽堿能“抗炎反射”:迷走神經(jīng)感覺傳入神經(jīng)元感知外周炎癥,激活腦干環(huán)路,最終通過迷走神經(jīng)傳出神經(jīng)元信號減少外周細(xì)胞因子的產(chǎn)生(1)。

交感神經(jīng)元介導(dǎo)身體的“戰(zhàn)斗或逃跑”反應(yīng)。脊髓中的節(jié)前交感神經(jīng)元將纖維投射到外周神經(jīng)節(jié),在那里神經(jīng)節(jié)后神經(jīng)元通過兒茶酚胺(多巴胺、去甲腎上腺素和腎上腺素)向組織發(fā)送傳出信號。

固有淋巴細(xì)胞(Innate lymphoid cells,ILCs)是一類缺乏重排的抗原特異性受體的特殊淋巴細(xì)胞,其中家族成員ILC2富集表達(dá)皮膚、肺、腸道上。

交感神經(jīng)元釋放的去甲腎上腺素驅(qū)動脂肪組織分解,產(chǎn)熱;ILC2 通過 Met-腦啡肽 (Met-enk) 促進(jìn)內(nèi)臟脂肪組織代謝。間充質(zhì)細(xì)胞已被證明通過 IL-33 信號調(diào)節(jié)內(nèi)臟脂肪中的免疫細(xì)胞穩(wěn)態(tài),并且這是由皮下脂肪中的交感神經(jīng)輸入調(diào)節(jié)的。
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2021年8月18日葡萄牙里斯本尚帕利莫未知研究中心Henrique Veiga-Fernandes研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)揭示了交感神經(jīng)末梢作用于鄰近的脂肪間充質(zhì)細(xì)胞通過 β2-腎上腺素能受體控制神經(jīng)膠質(zhì)衍生神經(jīng)營養(yǎng)因子 (GDNF) 的表達(dá)和性腺脂肪中 ILC2 的活性。
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干預(yù)交感神經(jīng)元后影響ILC2活性

性腺脂肪組織 (GAT)密集表達(dá)交感神經(jīng)元纖維(表達(dá)酪氨酸羥化酶TH)網(wǎng)絡(luò)。研究人員利用6-羥基多巴胺誘導(dǎo)外周兒茶酚胺能神經(jīng)元凋亡后,ILC2來源的白細(xì)胞介素 (IL-)5、IL-13 和 Met-enk表達(dá)降低。特異性損毀外周交感神經(jīng)元后ILC2活性降低。

而激活 β2-腎上腺素能受體(Adrb2)或慢性激活外周交感神經(jīng)元后ILC2活性增強(qiáng),這些結(jié)果表明交感神經(jīng)元可調(diào)控脂肪組織中的ILC2。

那么交感神經(jīng)元是如何調(diào)控脂肪組織中的ILC2活性的尼?表達(dá)血小板衍生生長因子受體-α (PDGFRA) 的間充質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞 (MSC) 表達(dá)Adrb2 的表達(dá)最高,其次是神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、脂肪細(xì)胞。而性腺脂肪組織交感神經(jīng)元的軸突靠近間充質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞和膠質(zhì)細(xì)胞。

特異性敲除淋巴細(xì)胞或膠質(zhì)細(xì)胞上的Adrb2后并不會引起ILC2的變化,但是敲除MSC上的Adrb2后引起脂肪ILC2來源的細(xì)胞因子產(chǎn)生減少。這就表明交感神經(jīng)信號并不是直接,而是通過作用于鄰近的脂肪間充質(zhì)細(xì)胞間接調(diào)節(jié)脂肪 ILC2

為進(jìn)一步交感神經(jīng)元-間充質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞是如何相互作用,他們通過單細(xì)胞測序發(fā)現(xiàn)36個基因在經(jīng)過6-羥基多巴胺處理后表達(dá)降低,其中膠質(zhì)細(xì)胞源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(GDNF)的表達(dá)降低最為顯著。

GDNF高度表達(dá)在間充質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞,化學(xué)抑制交感神經(jīng)元活性或激活A(yù)drb2改變性腺脂肪組織間充質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞的GDNF表達(dá),但不改變脂肪細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞中GDNF表達(dá)。特異性敲除間充質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞的Adrb2后GDNF表達(dá)降低。這就表明交感神經(jīng)末梢作用于鄰近的脂肪間充質(zhì)細(xì)胞通過 β2-腎上腺素能受體控制神經(jīng)膠質(zhì)衍生神經(jīng)營養(yǎng)因子 (GDNF)。

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使用偽狂犬病病毒 (PRV) 進(jìn)行了跨突觸追蹤,逆行投射到腦干、中腦、杏仁核和下丘腦等區(qū)域。通過腺相關(guān)病毒 (AAV) 注入 GAT 后發(fā)現(xiàn)AAV投射到生殖股神經(jīng)的交感神經(jīng)元纖維(該神經(jīng)縱向延伸至腰大肌腹側(cè),為完成提睪反射的重要神經(jīng))。

病毒感染的胞體位于椎前主動脈腎神經(jīng)節(jié)(ARG)和背根神經(jīng)節(jié)(DRG)。然而投射到DRG的神經(jīng)元不表達(dá)TH,投射到ARG的神經(jīng)元表達(dá)TH。這就表明腎神經(jīng)節(jié)包含傳出交感神經(jīng)支配GAT的細(xì)胞體。

單側(cè)手術(shù)切斷生殖股神經(jīng)后GDNF表達(dá)降低,與此同時ILC2活性也降低。化學(xué)抑制脂肪組織中的交感神經(jīng)元后降低ILC2活性,激活交感神經(jīng)元后增加ILC2活性.

總的來說,本文確定了神經(jīng)環(huán)路(大腦-脂肪環(huán)路)和免疫細(xì)胞(ILC2)協(xié)同驅(qū)動器官間通訊,這對于了解機(jī)體能量代謝和肥胖提供了新的視野。



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【參考文獻(xiàn)】

1.Chu, C., Artis, D. & Chiu, I. M. Neuro-immune interactions in the tissues. Immunity 52,464–474 (2020).

2.https:///10.1038/s41586-021-03830-7

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