揭秘 NF1 关键机制：神经纤维瘤蛋白缺失如何引发巨噬细胞炎症转变与视网膜病变

本文聚焦神经纤维瘤病 1 型（NF1），发现神经纤维瘤蛋白缺失可激活 GLUT1，促使巨噬细胞发生炎症表型转变，进而诱导视网膜新生血管形成。该研究为理解 NF1 发病机制及开发新疗法提供了关键依据，值得关注。

　　

研究背景

神经纤维瘤病 1 型（NF1）是一种常见的肿瘤易感综合征，全球每 2500 人中就有 1 人患病。NF1 由 NF1 基因突变引起，目前已发现超过 2800 种突变。NF1 患者具有独特的代谢表型，如身材矮小、低体重指数、对糖尿病有抵抗力等。研究表明，NF1 突变小鼠也表现出类似的代谢特征，且其基础葡萄糖摄取和 / 或糖酵解可能受神经纤维瘤蛋白（neurofibromin）调控，但具体机制尚不清楚。

巨噬细胞在 NF1 相关疾病中发挥重要作用，其功能与代谢密切相关。“炎症性” 巨噬细胞倾向于利用糖酵解快速产生 ATP，且在 NF1 患者和小鼠中，巨噬细胞数量增加，炎症反应增强。此外，巨噬细胞约占 NF1 肿瘤总细胞质量的 40%，靶向巨噬细胞的治疗在 NF1 实验模型中显示出一定疗效。因此，研究神经纤维瘤蛋白在巨噬细胞葡萄糖代谢中的作用具有重要意义。

研究结果

1. 神经纤维瘤蛋白缺失增强巨噬细胞葡萄糖利用：研究人员从 Nf1^flox/flox;LysMCre⁺（Nf1^ΔMΦ）和 Nf1^flox/flox;LysMCre^?（Nf1^fl/fl）小鼠的长骨中获取巨噬细胞，并诱导其向炎症性（M^LPSIFNγ）或修复性（M^IL4）表型分化。结果发现，Nf1^ΔMΦ巨噬细胞的基础糖酵解、糖酵解能力和糖酵解储备均显著高于 Nf1^fl/fl巨噬细胞。同时，Nf1^ΔMΦ巨噬细胞对葡萄糖的摄取也明显增加，且这种增加可被 GLUT1 抑制剂 BAY876 抑制，表明神经纤维瘤蛋白缺失通过 GLUT1 促进了巨噬细胞的葡萄糖摄取和糖酵解。进一步研究发现，Nf1^ΔMΦ巨噬细胞中炎症相关细胞因子（如 Il6、Il1b、Mcp1 等）和 NOS2 的 mRNA 表达显著升高，说明神经纤维瘤蛋白缺失使巨噬细胞向促炎表型极化。
2. 神经纤维瘤蛋白调节 GLUT1 向质膜的定位：GLUT1 在巨噬细胞葡萄糖摄取中起关键作用。研究发现，神经纤维瘤蛋白主要存在于巨噬细胞的细胞质中，且能与 GLUT1 相互作用。在 Nf1^ΔMΦ巨噬细胞中，GLUT1 在质膜上的表达增加，而在细胞质中的表达减少，这表明神经纤维瘤蛋白缺失促进了 GLUT1 向质膜的转运。通过免疫沉淀实验证实，神经纤维瘤蛋白与 GLUT1 在 Nf1^fl/fl巨噬细胞中存在相互作用，进一步支持了上述结论。
3. 神经纤维瘤蛋白缺失通过 Akt2 增加 GLUT1 表达：神经纤维瘤蛋白缺失不仅导致 GLUT1 转运增加，还使整个 Nf1^ΔMΦ巨噬细胞裂解物中 GLUT1 的表达升高。研究发现，Nf1^ΔMΦ巨噬细胞中 PI3K 和 Akt 的两个亚型均被激活，且 P-PI3K 和 P-Akt2 在修复性（M^IL4）Nf1^ΔMΦ巨噬细胞中的表达显著高于 Nf1^fl/fl巨噬细胞。使用 Akt2 抑制剂 CCT128930 处理后发现，抑制 Akt2 可抑制 GLUT1 向质膜的转运，但在修复性（M^IL4）Nf1^ΔMΦ巨噬细胞中，Akt2 抑制会导致 Akt1 激活增加，以维持质膜上 GLUT1 的高表达。
4. 神经纤维瘤蛋白与 GLUT1 和 Akt2 的保守区域形成复合物：通过蛋白质 - 蛋白质对接和分子动力学模拟发现，神经纤维瘤蛋白与 GLUT1 的结合比 GLUT1 与 Akt2 的结合更稳定。GLUT1 与神经纤维瘤蛋白结合的区域靠近 Ras - GAP 结构域，与 Akt2 结合的区域为蛋白激酶和 AGC - 激酶 C 末端结构域。在没有神经纤维瘤蛋白的情况下，GLUT1 与 Akt2 相互作用的倾向增加，且 GLUT1 - Akt2 复合物在模拟过程中表现出较强的稳定性。
5. 巨噬细胞中神经纤维瘤蛋白缺失足以诱导视网膜新生血管形成：NF1 患者常出现特征性的视网膜新生血管病变，在小鼠模型中也有类似表现。研究人员对野生型（WT）、Nf1 杂合子（Nf1^+/?）、Nf1^ΔMΦ和 Nf1^fl/fl小鼠进行氧诱导视网膜病变（OIR）实验。结果显示，Nf1^+/?和 Nf1^ΔMΦ小鼠视网膜中神经纤维瘤蛋白表达降低，F4/80（巨噬细胞标记物）和 GLUT1 表达增加。Nf1^ΔMΦ小鼠视网膜的新生血管面积显著大于 Nf1^fl/fl小鼠，表明巨噬细胞中神经纤维瘤蛋白缺失可诱导视网膜新生血管形成。进一步分析发现，Nf1^ΔMΦ小鼠视网膜中炎症性巨噬细胞（如 NOS2 表达增加）增多，修复性巨噬细胞（如精氨酸酶 - 1 表达减少）减少，且部分巨噬细胞同时表达炎症性和修复性标记物，说明神经纤维瘤蛋白缺失促进了巨噬细胞的炎症表型转换。
6. GLUT1 和磷酸化 Akt2 在 NF1 相关肿瘤巨噬细胞中共定位：巨噬细胞在神经纤维瘤和恶性外周神经鞘瘤（MPNSTs）中普遍存在，且与疾病进展相关。研究人员对 NF1 患者的肿瘤样本进行检测，发现 GLUT1 和 P - Akt2 在 80% 的 CD68 阳性巨噬细胞中共定位，表明在 NF1 相关肿瘤巨噬细胞中 GLUT1 处于高激活状态。

研究讨论

NF1 患者具有独特的代谢和炎症特征，本研究揭示了神经纤维瘤蛋白缺失通过 GLUT1 促进巨噬细胞葡萄糖摄取和代谢的机制。神经纤维瘤蛋白缺失使修复性（M^IL4）巨噬细胞表现出炎症性巨噬细胞的特征，导致炎症细胞因子表达增加。这种巨噬细胞表型的转变可能是 NF1 相关疾病中炎症反应增强的重要原因。

针对 GLUT1 或糖酵解的治疗策略在 NF1 治疗中具有潜在应用价值，但由于 GLUT1 对维持细胞基础葡萄糖供应的重要性，直接靶向 GLUT1 存在困难。同时，神经纤维瘤蛋白缺失使 Akt2 与 GLUT1 的关系变得复杂，且 Akt1 在 Akt2 抑制时会出现代偿性激活，因此，针对 NF1 的治疗需要更具巨噬细胞特异性，并考虑联合治疗策略。

此外，本研究还证实了巨噬细胞介导的炎症在 NF1 相关血管生成中的关键作用。神经纤维瘤蛋白对缺氧敏感，在 OIR 模型中，缺氧会导致视网膜神经纤维瘤蛋白表达降低，巨噬细胞密度增加，炎症性巨噬细胞增多，进而促进视网膜新生血管形成。这一发现不仅有助于理解 NF1 视网膜病变的机制，也为 NF1 相关肿瘤的治疗提供了新的思路。

综上所述，本研究揭示了神经纤维瘤蛋白缺失促进巨噬细胞炎症表型转换和视网膜新生血管形成的机制，为 NF1 的治疗提供了新的潜在靶点和理论依据。未来的研究可进一步探索针对巨噬细胞代谢的精准治疗策略，以改善 NF1 患者的预后。