雌性小鼠脊髓损伤后神经炎症反应及感觉功能障碍的长期动态研究

【字体: 时间:2025年05月28日 来源:Brain, Behavior, and Immunity 8.8

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  脊髓损伤(SCI)后神经炎症显著影响继发性损伤,目前缺乏有效疗法。本研究以雌性 C57BL/6 小鼠为模型,分析伤后 6 个月内脊髓神经免疫反应动态。发现炎症呈双相模式,与感觉功能相关,揭示其持续性及与机体系统的关联,为 SCI 免疫治疗提供依据。

  脊髓损伤(Spinal Cord Injury, SCI)如同隐藏在人体中枢的 “沉默杀手”,当脊髓遭受外力重创时,不仅会瞬间夺走伤者的运动能力,还可能引发一系列如膀胱功能障碍、慢性神经痛等长期困扰,严重降低生活质量。然而,目前医学领域对脊髓损伤后组织修复的机制仍知之甚少,缺乏能够逆转神经损伤的有效疗法。科学家们发现,脊髓损伤后发生的神经炎症反应(Neuroinflammatory Response)像是一把 “双刃剑”—— 它既是机体启动修复的信号,却也可能因过度激活而加剧继发性组织损伤。尤其是在损伤后的长期阶段,神经炎症如何演变、与机体其他系统如何相互作用,这些问题一直笼罩在迷雾中,迫切需要深入探究。
为了揭开这些谜团,来自国外研究机构的研究人员开展了一项具有重要科学价值的研究。他们以雌性野生型 C57BL/6 小鼠为研究对象,在 T9 脊髓节段造成中度挫伤(Contusive SCI),通过长达 6 个月的跟踪观察,系统分析了脊髓损伤后神经免疫反应的动态变化及其与感觉功能恢复的关联。这项研究成果发表在《Brain, Behavior, and Immunity》杂志上,为理解脊髓损伤的长期病理机制和开发免疫调节疗法提供了关键线索。

研究人员主要采用了以下关键技术方法:选用 8-12 周龄雌性 C57BL/6 小鼠构建脊髓挫伤模型(n=8 / 组),以未受伤小鼠作为对照组(n=6 / 组),设置从伤后 1 天到 180 天共 9 个时间点进行终端评估。通过流式细胞术(Flow Cytometry)定量分析脊髓组织中 T 细胞、辅助性 T 细胞(Helper T Cells)、细胞毒性 T 细胞(Cytotoxic T Cells)、调节性 T 细胞(Regulatory T Cells)、巨噬细胞(Macrophages)和小胶质细胞(Microglia)的水平,并利用开放场实验(Open-Field Task)和甩尾实验(Tail Flick)评估运动和感觉功能的恢复情况,同时记录脾体质量比(Spleen to Body Mass Ratio, SBMR)作为脾脏活动的指标。

脊髓炎症呈双相模式并持续至慢性晚期


通过流式细胞术检测发现,脊髓内免疫细胞水平在伤后呈现显著动态变化。T 细胞水平在伤后 14 天(dpi)首次达到峰值,从 14 天到 21 天未显著下降(P>0.05),随后逐渐波动,但在 6 个月时仍高于对照组。巨噬细胞的浸润则表现出典型的双相模式:伤后 7 天出现第一个峰值,随后略有下降,在伤后 2 个月时再次达到高峰,之后缓慢回落,但至 6 个月时仍维持较高水平。小胶质细胞作为中枢神经系统的常驻免疫细胞,其活化状态在伤后也呈现持续升高趋势,与外周免疫细胞的浸润形成协同作用。广义线性模型(GLMs)分析显示,所有六种细胞类型均存在组间(损伤组 vs. 对照组)、时间点及组间 - 时间交互作用的显著差异,证实了脊髓神经炎症反应的复杂性和时间依赖性。

炎症与感觉功能的动态关联


行为学实验揭示了神经炎症与感觉功能之间的微妙关系。在急性损伤阶段(如伤后 1 天至 2 周),脊髓炎症水平的升高与感觉障碍(如甩尾潜伏期延长)呈正相关,表明此时过度的炎症反应可能加剧神经损伤。然而,在伤后 6 个月的慢性晚期,较高的炎症水平却与感觉功能的显著恢复(甩尾潜伏期缩短)相关,提示在长期修复过程中,炎症可能通过某些机制促进神经重塑或功能代偿。这一 “先抑后扬” 的动态关联表明,神经炎症在脊髓损伤的不同阶段可能扮演截然不同的角色,为靶向干预提供了时间窗口的依据。

慢性炎症与脾脏活动的异常关联


研究还发现,伤后 6 个月时脊髓炎症水平与脾体质量比(SBMR)呈正相关。SBMR 作为脾脏异常活动的指标,其升高可能反映了全身免疫系统的持续激活或代谢紊乱。这一现象提示,脊髓损伤后的神经炎症并非局限于中枢神经系统,而是通过神经 - 免疫轴与外周器官(如脾脏)形成交互作用,这种跨系统的相互影响可能在慢性损伤阶段对机体稳态产生深远影响,为研究 SCI 的全身效应提供了新视角。

研究结论与意义


本研究首次在小鼠模型中全面揭示了脊髓损伤后神经炎症反应长达 6 个月的动态特征,证实其具有双相性、持续性及与外周系统的交互作用。关键结论包括:①脊髓炎症由外周免疫细胞(T 细胞、巨噬细胞)和中枢小胶质细胞共同驱动,双相模式提示存在早期损伤加剧和晚期修复促进的双重机制;②感觉功能与炎症的动态关联呈现 “急性损伤 - 慢性修复” 的转变,挑战了 “炎症全程有害” 的传统认知;③慢性炎症与脾脏活动异常相关,暗示神经 - 免疫 - 内分泌轴的跨系统调节机制。

这些发现填补了小鼠 SCI 模型中长期神经免疫动力学研究的空白,为理解炎症在脊髓损伤不同阶段的双重作用提供了实证依据,尤其为开发 “时机依赖性” 免疫调节疗法(如在急性阶段抑制过度炎症、慢性阶段促进修复性免疫)奠定了理论基础。同时,研究中建立的长期跟踪模型和多指标分析方法,为后续针对特定细胞类型(如调节性 T 细胞)或信号通路的机制研究提供了重要参考,有望推动脊髓损伤治疗从 “被动干预” 向 “精准调控” 迈进。

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