損傷或感染后組織完整性和功能的恢復(fù)對宿主生存至關(guān)重要。宿主微生物群對話的相關(guān)機(jī)制之一是誘導(dǎo)長期的微生物群反應(yīng)性T細(xì)胞，這種T細(xì)胞可以廣泛促進(jìn)組織功能，包括抗菌防御和上皮再生。皮膚作為屏障組織，既是微生物群的生態(tài)位又存在有密集的感覺神經(jīng)纖維網(wǎng)絡(luò)，這些神經(jīng)纖維參與觸摸、溫度、疼痛和瘙癢的感知，在感染或損傷的情況下，修復(fù)外周神經(jīng)系統(tǒng)和組織神經(jīng)再生對于恢復(fù)感覺恢復(fù)以及協(xié)調(diào)組織上皮化、新生血管化和傷口愈合尤為重要。那么，對微生物群的適應(yīng)性免疫是否有助于周圍神經(jīng)再生呢？

2023年1月13日，Dr. Yasmine Belkaid團(tuán)隊在CELL發(fā)表題為Immunity to the microbiota promotes sensory neuron regeneration的文章，揭示了組織駐留微生物群特異性T細(xì)胞可以直接促進(jìn)損傷后的神經(jīng)元修復(fù)，并將IL-17A確定為這一過程的主要決定因素。

團(tuán)隊介紹：Dr. Yasmine Belkaid 是宿主免疫和微生物組實驗室（LHIM）的首席科學(xué)家，該實驗室的一個主要目標(biāo)是評估環(huán)境壓力（如感染、營養(yǎng)和污染）對胎兒發(fā)育、早期生命和成人背景下的宿主免疫力和炎癥性疾病易感性的影響。

Fig.1金黃色葡萄球菌定植誘導(dǎo)Th17細(xì)胞不影響宿主保護(hù)

結(jié)果一：金黃色葡萄球菌定植誘導(dǎo)的Th17細(xì)胞對宿主保護(hù)沒有影響

金葡菌在成為致病菌前可以作為共生菌存在幾十年。在損傷和感染時，共生過程中獲得的優(yōu)先免疫對于保護(hù)和/或恢復(fù)組織完整性具有重要意義。研究人員采用金葡菌42F02，通過設(shè)置TA(局部聯(lián)合)組及ID(皮內(nèi)感染)組，利用流式細(xì)胞及細(xì)胞計數(shù)發(fā)現(xiàn)，TA組表皮厚度無變化，有少量中性粒細(xì)胞滲透，主要與Th17大量聚集有關(guān)，而ID組組織損傷、炎癥則與高度極化的Th1反應(yīng)有關(guān)。

為了評估Th17對金葡菌定植的特異性，研究人員建立了T細(xì)胞受體(TCR)轉(zhuǎn)基因小鼠(SA1Tg)，并設(shè)置TA組和TA+ID組評估Th17對金葡菌的共生反應(yīng)是否能提供對后續(xù)感染的保護(hù)性免疫，結(jié)果顯示TA+ID促進(jìn)了高度極化的Th17回憶反應(yīng)(多克隆和抗原特異性)。但盡管有強(qiáng)大的Th17召回反應(yīng)，預(yù)先的局部聯(lián)合對皮膚內(nèi)的細(xì)菌負(fù)荷沒有影響。

Fig.2金黃色葡萄球菌誘導(dǎo)的T細(xì)胞表達(dá)神經(jīng)元再生轉(zhuǎn)錄特征

結(jié)果二：金葡菌誘導(dǎo)的T細(xì)胞表達(dá)神經(jīng)元再生轉(zhuǎn)錄特征

RNA-seq分析結(jié)果顯示與ID組相比，Th17細(xì)胞(TA)上調(diào)的許多轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物與組織修復(fù)有關(guān)。此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)TA組Th17細(xì)胞表達(dá)與神經(jīng)元相互作用和再生相關(guān)的轉(zhuǎn)錄水平更高。皮膚被密集的感覺神經(jīng)元支配，感覺神經(jīng)元將感覺信息從環(huán)境傳遞到中樞神經(jīng)系統(tǒng)。因此研究人員進(jìn)一步追蹤特異性T細(xì)胞與感覺神經(jīng)元的潛在關(guān)系。

利用感覺神經(jīng)元可視化報告小鼠結(jié)合活體雙光子顯微鏡成像技術(shù)，研究人員發(fā)現(xiàn)部分SA1Tg T細(xì)胞直接接觸或非常接近真皮內(nèi)的感覺神經(jīng)元。金葡菌局部聯(lián)合促進(jìn)了Th17細(xì)胞的積累，這些細(xì)胞與皮膚內(nèi)的感覺神經(jīng)元共存。

GO分析中，TA+ID組GO術(shù)語對神經(jīng)相互作用、再生和組織修復(fù)的作用也得到證實。

Fig.3 金黃色葡萄球菌誘導(dǎo)的Th17細(xì)胞促進(jìn)局部神經(jīng)再生

結(jié)果三：金黃色葡萄球菌誘導(dǎo)的Th17細(xì)胞促進(jìn)局部神經(jīng)再生

為了檢驗金葡菌誘導(dǎo)的T細(xì)胞促進(jìn)周圍神經(jīng)再生的可能性，研究人員采用軸突損傷的皮膚損傷模型發(fā)現(xiàn)，TA組CD4+T細(xì)胞數(shù)量增加，Th17細(xì)胞聚集在再生環(huán)的外圍。且TA組神經(jīng)元再生增強(qiáng)，顯著增加了損傷部位周圍神經(jīng)纖維的面積和體積。研究人員還通過用抗IL-17A封閉抗體處理的金葡菌相關(guān)WT小鼠和IL17A-/-小鼠發(fā)現(xiàn)了金葡菌促進(jìn)損傷后神經(jīng)再生的能力依賴于IL-17A?？傊?，這些數(shù)據(jù)表明金黃色葡萄球菌特異的Th17細(xì)胞(1)距離上接近真皮神經(jīng)元，(2)能夠在損傷部位邊緣聚集，(3)能以IL-17A依賴的方式促進(jìn)局部神經(jīng)再生。

Fig.4 IL17ra被損傷的神經(jīng)元上調(diào)

結(jié)果四：損傷的神經(jīng)元IL17ra顯著上調(diào)并促進(jìn)神經(jīng)再生

體外實驗中，研究人員將從WT小鼠分離的DRG神經(jīng)元暴露于IL-17A，RNA-SEQ數(shù)據(jù)顯示IL-17A促進(jìn)了神經(jīng)元維持和再生基因表達(dá)，上調(diào)神經(jīng)元的反應(yīng)/功能有關(guān)的基因。在IL-17A信號的下游，補(bǔ)體途徑的幾個成員和抗菌肽等與抗菌防御相關(guān)的基因上調(diào)。還促進(jìn)了基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)和表皮生長因子(EGF)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的表達(dá)，這與傷口愈合和角質(zhì)形成細(xì)胞分化有關(guān)。

神經(jīng)損傷后，神經(jīng)元經(jīng)歷轉(zhuǎn)錄重編程，這需要激活轉(zhuǎn)錄因子3(ATF3)的表達(dá)。研究人員進(jìn)行穿孔活檢，發(fā)現(xiàn)ATF3在頸部DRG2神經(jīng)元中特異性上調(diào)。損傷后DRG神經(jīng)元IL17ra的表達(dá)顯著上調(diào)，且與IL17ra的上調(diào)遵循了類似的損傷后動力學(xué)。此外，坐骨神經(jīng)切斷后，腰背根神經(jīng)節(jié)感覺神經(jīng)元在mRNA和蛋白水平上也觀察到IL17ra的上調(diào)。對公開的數(shù)據(jù)集的重新分析證實，ATF3和IL17ra的表達(dá)之間的潛在聯(lián)系。

Fig.5神經(jīng)元IL-17RA信號促進(jìn)感覺神經(jīng)元再生，與機(jī)械感覺異常無關(guān)

結(jié)果五：神經(jīng)元IL-17ra信號促進(jìn)感覺神經(jīng)元再生且與機(jī)械感覺異常無關(guān)

通過穿孔活檢并進(jìn)行染色，研究人員發(fā)現(xiàn)IL17ra的表達(dá)也在TRPV1+神經(jīng)元中豐富。

為了評估IL-17A信號在需要修復(fù)的感覺神經(jīng)元中的作用，研究人員敲除TRPV1+感覺神經(jīng)元中的IL17ra，用泛神經(jīng)元標(biāo)記物b3-tuBulin，結(jié)果顯示，TRPV1+感覺神經(jīng)元中IL17ra的缺失顯著削弱了神經(jīng)纖維的再生，在沒有IL-17ra的情況下，感覺神經(jīng)元的增強(qiáng)修復(fù)完全消失。

接下來，研究人員還評估了金葡菌誘導(dǎo)的神經(jīng)元修復(fù)對皮膚內(nèi)痛覺的影響。使用von Frey檢驗評估機(jī)械感覺。研究人員觀察到，TA組小鼠在損傷后7天的機(jī)械性超敏反應(yīng)水平更高。增強(qiáng)的機(jī)械感覺依賴于Th17，加速修復(fù)不會以感覺改變?yōu)榇鷥r。

總結(jié)

綜上所述，這篇文章揭示了組織駐留樣共生特異性T細(xì)胞通過IL-17A促進(jìn)損傷后外周感覺神經(jīng)元的再生。（1）微生物群誘導(dǎo)的T細(xì)胞促進(jìn)損傷后感覺神經(jīng)元再生。（2）損傷促進(jìn)背根神經(jīng)節(jié)感覺神經(jīng)元IL-17ra的表達(dá)。（3）IL-17/IL-17ra軸促進(jìn)周圍感覺神經(jīng)元再生。

參考文獻(xiàn)：

Enamorado M, Kulalert W, Han SJ, Rao I, Delaleu J, Link VM, Yong D, Smelkinson M, Gil L, Nakajima S, Linehan JL, Bouladoux N, Wlaschin J, Kabat J, Kamenyeva O, Deng L, Gribonika I, Chesler AT, Chiu IM, Le Pichon CE, Belkaid Y. Immunity to the microbiota promotes sensory neuron regeneration. Cell. 2023 Jan 6:S0092-8674(22)01580-X. doi: 10.1016/j.cell.2022.12.037.

編譯作者：zouki（brainnews創(chuàng)作團(tuán)隊）

校審：Simon（brainnews編輯部）

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