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在神经免疫领域，为探究神经系统如何编码细胞因子这一难题，研究人员开展了迷走神经节神经元对细胞因子反应的研究。结果发现其能实时编码细胞因子，且炎症会改变神经元活动。这为神经免疫通信研究提供新框架。
在人体这个复杂的 “小宇宙” 里，神经系统和免疫系统就像两个紧密协作的 “部门”，共同守护着身体健康。当身体受到感染或损伤时，免疫系统会迅速启动炎症反应，释放出细胞因子（如白细胞介素 - 1β（IL-1β）、肿瘤坏死因子（TNF）和白细胞介素 - 10（IL-10）等），这些细胞因子就像是免疫系统发出的 “警报信号”。然而，一直以来，科学家们都不太清楚神经系统是如何接收并 “解读” 这些警报信号的，也就是神经系统如何编码细胞因子的问题尚未明确。这一知识缺口就像拼图中缺失的关键部分，阻碍着我们对神经免疫相互作用的深入理解，也限制了相关疾病治疗方案的开发。
为了填补这一空白，来自美国 Northwell Health 旗下 Feinstein Institutes for Medical Research 等机构的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Nature Communications》上，为我们揭示了神经免疫通信的重要机制，意义重大。
研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先是体内钙成像技术，通过创建 VGLUT2–GCaMP6f 小鼠，利用该技术实时监测迷走神经节神经元在细胞因子刺激下的活动；其次是构建葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的结肠炎小鼠模型，以此研究炎症对神经元活动的影响；最后进行转录组分析，深入探究炎症状态下迷走神经节基因表达的变化。
研究结果如下：
- 迷走神经节神经元具有细胞因子特异性神经反应：研究人员通过对迷走神经节进行钙成像，发现将细胞因子直接应用于迷走神经能激活单个感觉神经元。不同细胞因子（IL-1β、TNF 和 IL-10）引发的神经元反应在最大振幅等多个特征上存在显著差异，且这些反应对细胞因子浓度不敏感。同时，在近端结肠应用细胞因子时，也观察到类似的神经元活动模式，表明在终末器官存在保守的体 - 脑免疫信号表示。
- 迷走神经节反应显示单个神经元可对多种细胞因子作出反应：对迷走神经依次施加 IL-1β 和 TNF 进行体内钙成像，发现结节神经节神经元存在四种不同亚群：IL-1β 特异性、TNF 特异性、多细胞因子和非细胞因子反应亚群。免疫组化分析也证实了存在细胞因子特异性反应亚群和对多种细胞因子有反应的单个感觉神经元。
- DSS 诱导的结肠炎增加结肠和血清中的细胞因子水平：利用 DSS 诱导的结肠炎小鼠模型，发现小鼠体重下降，结肠长度缩短，组织炎症和损伤程度增加。血清和结肠中的多种细胞因子（如 TNF、IL-10 等）水平在疾病过程中发生显著变化。
- 炎症增加基线时活跃的迷走神经节神经元数量，但降低反应幅度：在结肠炎高峰期，观察到 DSS 诱导的结肠炎小鼠中自发活跃的迷走神经节神经元数量增加，但钙瞬变幅度降低。对 DSS 处理 21 天的小鼠进行长期观察，发现疾病活动评分增加，结肠长度缩短，且神经元活动在第 7 天和第 14 天显著低于对照组。
- DSS 结肠炎与迷走神经节转录组在神经元信号和炎症信号通路的变化相关：通过对迷走神经节进行深度 RNA 测序，发现 DSS 结肠炎小鼠的神经元信号相关基因上调，炎症信号相关基因下调，相关基因本体通路也发生显著变化。
- 炎症以细胞因子特异性方式降低感觉神经元反应：体内钙成像显示，DSS 诱导的结肠炎小鼠对 TNF 和 IL-10 的反应幅度降低，多维聚类分析表明炎症改变了细胞因子信号从身体传递到大脑的精确性和可分离性。
研究结论和讨论部分指出，迷走神经节神经元能直接对 TNF、IL-1β 和 IL-10 作出反应，这种特异性神经信号反映了一种快速的神经途径，与较慢的体液途径不同。迷走神经感觉神经元具有多样性，参与多种生理功能的调节。炎症会改变迷走神经节神经元的活动和细胞因子特异性反应，影响神经免疫相互作用。这些发现为理解免疫系统信号如何被神经系统动态编码以及炎症如何改变神经信号提供了新框架，也为治疗慢性炎症性疾病（如炎症性肠病（IBD））提供了潜在的神经调节靶点。未来研究可进一步剖析不同感觉通路在炎症过程中的作用，有望为相关疾病的治疗开辟新途径。
