《Journal of Neuroimmunology》：Modulation of inflammatory and regenerative responses by Galectin-3 after spinal cord injury in wild-type and Galectin-3 knockout mice
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脊髓损伤后galectin-3通过调控星形胶质细胞、巨噬细胞和小胶质细胞的炎症反应影响损伤进展，敲除galectin-3的小鼠模型显示损伤面积减小、抗炎标志物Arginase-1增加及促炎标志物iNOS减少。
Emanuela Bezerra dos Santos Ribeiro|Luiza dos Santos Heringer|Bruna dos Santos Ramalho|Tiago Bastos Taboada|Fernanda Martins de Almeida|Ana Maria Blanco Martinez
巴西里约热内卢联邦大学医学院病理解剖学研究生项目
摘要
脊髓损伤（SCI）可能由突发性创伤或脊髓节段性的慢性过程引起，导致中枢神经系统（CNS）出现神经损伤，原因是神经元、少突胶质细胞和星形胶质细胞死亡，以及运动、感觉和自主功能显著丧失。SCI发生后，会引发炎症反应，巨噬细胞和小胶质细胞等细胞会被招募参与。这些细胞负责清除受损组织，并分泌促炎性和抗炎性细胞因子及趋化因子。此外，有一种名为半乳糖凝集素-3（galectin-3）的蛋白质被认为参与了细胞激活、增殖和迁移过程，在神经退行性病变中起炎症介质作用。因此，可以对受伤神经组织中的不同炎症细胞群体进行表征。在本研究中，我们使用野生型C57Bl/6小鼠（WT）和半乳糖凝集素-3敲除小鼠（GAL3?/?）的脊髓挫伤-压迫模型，从组织学角度对损伤情况进行分析，重点观察星形胶质细胞、巨噬细胞和小胶质细胞的变化。结果表明，与WT小鼠相比，GAL3?/?小鼠的损伤扩散程度显著降低；同时，GAL3?/?小鼠的星形胶质细胞增生也较少。免疫组化分析显示，GAL3?/?小鼠中抗炎标志物精氨酸酶-1（Arginase-1）的阳性区域较大，而促炎标志物iNOS的阳性区域较小。我们得出结论：半乳糖凝集素-3在脊髓损伤后的炎症反应中起关键作用，其缺失可能有助于减缓损伤进展、减少星形胶质细胞增生，并促进更具抗炎特性的炎症反应。
意义声明
本研究强调了半乳糖凝集素-3在脊髓损伤后炎症反应中的核心调节作用，表明其缺乏可限制损伤进展、减轻星形胶质细胞增生，并促进抗炎反应。因此，半乳糖凝集素-3可能成为治疗神经退行性疾病的有前景的潜在靶点。
引言
脊髓创伤是一种严重威胁脊髓完整性的疾病，会导致明显的运动、感觉和自主功能缺陷。脊髓损伤（SCI）常见于交通事故、跌倒、自杀未遂和运动相关事故中，在人群中的发病率很高。发达国家SCI的发病率约为每百万人12.1至57.8例，而在发展中国家这一数字为每百万人12.7至29.0例（Barbiellini Amidei等人，2022年）。全球年发病率估计为每百万人40至80例。这一情况令人担忧，因为脊髓损伤的治疗复杂，且在资源有限的国家患者的生活质量显著下降。亟需新的实验方法来开发专门针对脊髓损伤患者的治疗方法（Ullah等人，2023年）。
脊髓损伤的影响不仅限于中枢神经系统，还会引发全身性的炎症和神经级联反应，导致病情恶化（Fakhoury，2015年；Eckert和Martin，2017年）。损伤过程分为急性、亚急性和慢性阶段，急性阶段以炎症、水肿和组织稳态紊乱为特征（Eli等人，2021年）。在此过程中，小胶质细胞和巨噬细胞起着关键作用，根据损伤微环境的不同，它们可能表现出神经毒性或神经保护性行为（Colonna和Butovsky，2017年；Van Broeckhoven等人，2021年）。
半乳糖凝集素-3是一种参与炎症过程的蛋白质，在神经再生研究中受到关注，并具有治疗脊髓损伤的潜在价值。我们小组之前的研究表明，动物模型中半乳糖凝集素-3的缺失与运动功能恢复改善和炎症反应调节有关（Mietto等人，2013年；Mostacada等人，2015年；Prins等人，2024年）。因此，本研究旨在探讨半乳糖凝集素-3对脊髓损伤后细胞极化和星形胶质细胞增生的影响，认为其可能是改善脊髓损伤患者生活质量的有希望的治疗靶点。
研究方法
实验组
本研究使用了野生型C57Bl/6小鼠和半乳糖凝集素-3敲除（GAL3?/?）小鼠。共分为四组：两组对照组（SHAM WT和SHAM GAL3?/?，仅接受椎板切除术）和两组实验组（WT和GAL3?/?），在损伤后第7天进行评估。所有小鼠均为雌性，年龄在8至10周之间，每组5只，共计20只。研究遵循ARRIVE 2.0指南，并获得了动物伦理委员会（CEUA-UFRJ，DHEICB-061）的批准。
脊髓损伤
脊髓损伤的病理学特征
采用Harris苏木精和1%伊红（HE）染色方法，对WT SHAM（n = 5）、GAL3?/? SHAM（n = 5）以及损伤后7天的WT和GAL3?/?小鼠（每组n = 5）的T9节段纵向切片进行了病理学分析。仅接受椎板切除术的WT SHAM和GAL3?/? SHAM小鼠显示出正常的组织结构，包括灰质中胶质细胞和神经元的典型分布（图1.A.B）。损伤后7天，损伤中心表现为...
讨论
本研究评估了在脊髓损伤（SCI）后的中枢神经系统常驻细胞（如小胶质细胞和星形胶质细胞）及先天免疫细胞（如巨噬细胞）在GAL3?/?和WT小鼠中的分布。我们观察了这些细胞在亚急性炎症反应期间的存在情况，并评估了损伤后7天的形态变化和损伤面积。同时，还研究了星形胶质细胞增生的情况。
结论
本研究揭示了半乳糖凝集素-3在脊髓损伤病理生理学中的核心作用。组织学和免疫组化分析表明，GAL3?/?小鼠中半乳糖凝集素-3的缺失减少了损伤面积，限制了反应性星形胶质细胞的增生，并促进了炎症反应向抗炎方向的转变。GAL3?/?小鼠中精氨酸酶-1表达增加以及精氨酸酶-1与iNOS比值升高，表明半乳糖凝集素-3的缺失有助于创造更有利于再生的环境。
作者贡献声明
Emanuela Bezerra dos Santos Ribeiro：负责撰写初稿、方法设计、实验设计和概念构思。Luiza dos Santos Heringer：方法设计。Bruna dos Santos Ramalho：方法设计、数据分析。Tiago Bastos Taboada：方法设计。Fernanda Martins de Almeida：撰写、审稿与编辑、数据分析、概念构思。Ana Maria Blanco Martinez：撰写、审稿与编辑、数据分析、概念构思。
资助
EBSR、LSH、TBT、BSR感谢CAPES提供的奖学金支持，FMA和AMBM感谢FAPERJ的财务支持。本研究还得到了巴西国家科学技术发展委员会（Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico，CNPq）的资助（项目编号：465656/2014）。
利益冲突声明
作者声明与本研究、作者身份及文章发表无关的任何利益冲突。
