基质金属蛋白酶(MMPs)和中性粒细胞胞外诱捕网(NETs)在中枢神经系统结核病中的致病机制及靶向治疗新策略

本研究针对中枢神经系统结核病(CNS-TB)即使经过抗结核治疗(ATT)仍导致严重神经功能缺损和死亡的问题，通过前瞻性队列研究和动物模型验证，发现脑脊液(CSF)中基质金属蛋白酶(MMPs)和中性粒细胞胞外诱捕网(NETs)的升高与神经影像学异常和不良预后显著相关。空间转录组学分析揭示CNS-TB肉芽肿呈高度炎症和中性粒细胞富集的微环境特征。研究首次证实辅助多西环素等MMP抑制剂可显著改善小鼠生存率、减轻免疫病理损伤并促进血管正常化，为临床提供极具转化潜力的宿主导向疗法(HDT)。

　　

当结核分枝杆菌(M. tuberculosis)入侵人体最精密的指挥中心——中枢神经系统时，会引发一场毁灭性的免疫风暴。尽管现代医学已拥有标准化抗结核治疗方案(ATT)，中枢神经系统结核病(CNS-TB)仍导致近半数幸存者遗留永久性神经功能障碍，在儿童和免疫缺陷人群中死亡率居高不下。这背后隐藏着一个关键科学问题：为何在病原体被抑制后，脑组织损伤仍在持续加剧？传统观点集中于细菌直接破坏，但越来越多的证据表明，宿主过度的免疫反应可能是导致神经损伤的"幕后推手"。

近期发表在《Journal of Neuroinflammation》的研究由Poh等学者领衔，揭开了这一谜题的重要面纱。研究团队发现，基质金属蛋白酶(MMPs)和中性粒细胞胞外诱捕网(NETs)这两个免疫分子在CNS-TB患者脑脊液中异常升高，且与脑膜强化、脑积水等神经影像学改变以及死亡风险密切相关。更引人注目的是，他们在动物实验中证实，采用多西环素等MMP抑制剂联合标准ATT治疗，可显著改善患病小鼠的生存状况，为临床治疗提供了新的思路。

为深入探索这一现象，研究人员整合了多种前沿技术方法：首先对72例儿科结核性脑膜炎(TBM)患者和对照组的脑脊液样本进行MMPs、NETs标志物检测及功能活性分析，并结合神经影像学和临床预后进行关联分析；随后利用C57BL/6 Nos2^-/-小鼠CNS-TB模型，通过组织病理学、免疫组化、Luminex多因子检测等技术评估免疫病理改变；采用激光捕获显微切割RNA测序(LCM RNA-Seq)对人和小鼠CNS-TB肉芽肿进行空间转录组学分析；通过药物浓度监测(LC-MS/MS)和基质辅助激光解吸电离质谱成像(MALDI-MSI)评估药物分布；最后在动物模型中验证ATT联合MMP抑制剂SB-3CT或多西环素的治疗效果。

Up-regulated human CSF MMPs and NETs strongly associate with neuroradiological abnormalities and poor clinical outcomes in human TBM

研究团队发现TBM患者脑脊液中MMP-9升高11.3倍，MMP-2升高3.5倍，细胞外MMP诱导因子(EMMPRIN)升高7.3倍，而相应的组织抑制剂TIMP-2和TIMP-4显著降低。功能实验证实MMP-2和MMP-9具有活性凝胶降解能力。尤其值得注意的是，脑脊液中细胞外DNA(标志NETs形成)升高4.9倍，瓜氨酸化组蛋白3(CitH3)升高6倍，且与MMP-9浓度呈强正相关。这些升高与脑膜强化、脑室扩张等影像学异常以及神经功能缺损或死亡显著相关。

MMP-2 and-9 are upregulated in M.tb-infected C57BL/6 Nos2-/- mice with increased extracellular matrix degradation and NETs

在CNS-TB小鼠模型中，感染后脑组织MMP-2、MMP-9、MMP-3和MMP-12分别升高2.8倍、154.2倍、347.3倍和122.3倍，凝胶酶活性增加5.5倍。NETs标志物CitH3升高1.9倍，且与MMP-9浓度密切相关。免疫组化证实MMP-9和CitH3在人和小鼠结核肉芽肿坏死区共定位。

Spatial transcriptomics analysis reveals human and murine CNS-TB granuloma microenvironments are highly inflamed with elevated immune,cytokine and defense responses

空间转录组分析显示，人与小鼠CNS-TB肉芽肿均富集炎症反应、免疫应答、细胞外基质(ECM)组织、血管生成等通路，而神经元相关通路如突触信号传导等显著下调。中性粒细胞标志基因(Lgals3、Mmp8、Mmp9等)及转录因子(RUNX1、KLF6、C/EBPβ)显著高表达，提示中性粒细胞驱动免疫病理。

Neutrophil genes and associated transcriptional factors are predominantly present in human and murine CNS-TB granulomas

CIBERSORTx分析显示人CNS-TB肉芽肿中中性粒细胞、M1巨噬细胞、活化肥大细胞和CD4记忆T细胞比例升高，小鼠模型中则以中性粒细胞、树突状细胞和NK细胞为主。关键转录因子与中性粒细胞功能基因显著相关，证实中性粒细胞在CNS-TB免疫微环境中的核心地位。

Adjunctive MMP inhibitors SB-3CT and doxycycline with standard ATT therapy significantly reduce brain immunopathology and improve murine CNS-TB survival

ATT联合SB-3CT或多西环素治疗显著延长小鼠生存期，组织病理显示非坏死性肉芽肿形成，胶质增生、化脓性肉芽肿和细菌负荷显著减轻。NETs标志物CitH3浓度降低，且与生存期呈负相关。促炎细胞因子(TNF-α、IFN-γ、IL-1β等)和趋化因子(CXCL1、CXCL2、CCL2等)显著下调。

Adjunctive doxycycline with ATT suppresses functional gelatinase activity and normalizes blood vasculature in murine CNS-TB granulomas

MMP抑制剂治疗显著降低脑组织MMP-2、MMP-9、MMP-8、MMP-3、MMP-10和MMP-12表达，凝胶酶活性受抑。转录组分析显示血管生成、紧密连接等通路激活。免疫荧光显示多西环素治疗组肉芽肿中心出现周细胞覆盖的完整血管，药物分布更集中。MALDI-MSI证实MMP抑制剂改善ATT药物在肉芽肿内局部递送。

该研究通过多维度证据链证实MMPs和NETs是驱动CNS-TB免疫病理的关键因素，首次提出辅助多西环素治疗可通过抑制MMPs-NETs轴、减轻炎症反应、促进血管正常化和改善药物分布等多重机制改善预后。多西环素作为已获FDA批准的老药，具有成本低、可及性高的独特优势，尤其适合结核病高负担地区推广应用。研究团队已开展针对人CNS-TB的二期临床试验(NCT06446245)，评估多西环素联合ATT及激素的疗效，这将为临床治疗提供高级别循证医学证据。这一发现不仅深化了对CNS-TB发病机制的理解，更开创了宿主导向治疗在神经感染性疾病领域应用的新范式，具有重要的科学价值和临床转化意义。