施万细胞基底膜调控Remak束的大小、结构与功能

《Neuron》：Remak bundle size, structure, and function are regulated by the Schwann cell basal lamina

　　

Remak束（Remak bundle）是由施万细胞（Schwann cell, SC）包裹的小直径无髓鞘伤害性轴突群。尽管对髓鞘形成施万细胞的发育和成熟已有广泛研究，但Remak束的形成仍知之甚少。研究人员通过阻止施万细胞分泌IV型胶原（type IV collagen），观察到髓鞘正常但Remak束异常，表现为Remak束密度降低、束体积增大、轴突包裹不当以及机械敏感性下降。虽然Remak束的形成似乎不依赖整合素（integrin）信号传导，但IV型胶原的缺失导致出生后施万细胞增殖减少。诱导超数施万细胞的出现可挽救Remak束的结构和机械敏感性。综上所述，研究人员的发现表明，施万细胞分泌的基底膜（basal lamina）关键性调控Remak施万细胞数量、束大小和结构。这些结果提供了对Remak束功能作用的见解，并强调其在周围神经病变和神经病理性疼痛中的潜在参与。

施万细胞（Schwann cell, SC）是外周神经系统中与神经元密切相关的胶质细胞，一方面形成髓鞘以加快动作电位传导，另一方面参与形成包裹小直径无髓鞘伤害性轴突的Remak束（Remak bundle）。尽管髓鞘形成施万细胞的发育与成熟已被广泛研究，但Remak束的形成机制至今不明。基底膜（basal lamina）是施万细胞沿其基底面分泌的细胞外基质，主要包含层粘连蛋白（laminin）、IV型胶原（type IV collagen）、串珠素（perlecan）和巢蛋白（nidogen）。已知层粘连蛋白通过整合素（integrin）信号调控未成熟施万细胞的径向分选（radial sorting），而基底膜是否参与后期Remak束形成尚缺乏研究。为回答这一问题，研究人员构建了施万细胞特异性表达显性干扰Col4a1突变的小鼠（SC-Col4a1），选择性阻断IV型胶原分泌而不影响层粘连蛋白沉积，从而在不干扰径向分选和髓鞘形成的前提下，专门研究基底膜对Remak束的调控。该研究发表于《Neuron》。

该研究使用的主要技术方法包括：利用Col4a1 flex41小鼠与施万细胞特异性Dhh-Cre或CNP-Cre交配，实现SC中COL4A1的条件性缺失；通过透射电镜（TEM）评估基底膜完整性和Remak束超微结构；通过免疫组化和Western blot分析蛋白表达与定位；使用Itga1敲除、Itga2条件敲除和他莫昔芬诱导的ItgB1条件敲除小鼠检测整合素信号；通过PTEN条件敲除和坐骨神经挤压模型诱导超数施万细胞（supernumerary SCs）；行为学上采用von Frey纤维丝、Hargreaves和冷板实验分别检测机械、热和冷敏感性。所有小鼠品系均为已有报道的转基因模型。

研究结果如下。

1. SC胶原α1α1α2(IV)是基底膜正确组装和Remak束形成所必需的。研究人员通过Western blot和免疫组化证实，SC-Col4a1小鼠坐骨神经中COL4A1蛋白大幅减少，且不再与层粘连蛋白共定位于基底膜区域。电镜显示基底膜变薄、碎片化甚至缺失。P60时，SC-Col4a1小鼠的Remak束平均面积从对照的6.25 μm²增至15.4 μm²，部分束可达250 μm²；每个束内平均轴突数从11.6增至21，最高达213；裸露轴突比例接近80%。使用CNP-Cre驱动突变也得到类似表型，表明SC分泌的胶原IV特异调控Remak束形成。

2. 异常Remak束形成导致机械感觉减退。研究人员在P20、P60和6月龄检测到有髓轴突数量和g-ratio均与对照相当，运动功能正常，说明径向分选和髓鞘形成未受损。行为学测试显示热和冷敏感性正常，但von Frey阈值显著升高，即突变小鼠对机械刺激的敏感性降低。

3. 胶原IV似乎不通过直接整合素信号调控Remak束形成。研究人员比较了Itga1敲除、Itga2条件敲除以及P8–P10他莫昔芬诱导的ItgB1条件敲除小鼠，发现其Remak束大小和轴突包裹率与对照组无显著差异，因此无证据支持胶原IV经整合素受体发挥作用。

4. 胶原IV缺失导致出生后施万细胞增殖率降低和Remak SC数量减少。P20时，SC-Col4a1小鼠中SOX10阳性、KROX20阴性的Remak施万细胞数量显著减少，而髓鞘形成施万细胞数量不变；KI67阳性增殖比例在P6和P20明显下降。这提示胶原IV通过影响出生后SC增殖来决定Remak束密度和大小。

5. 诱导超数施万细胞可挽救Remak束异常。研究人员利用PTEN条件敲除增加发育期SC数量，或对成年小鼠进行坐骨神经挤压以诱导修复性SC增殖。两种干预均使SC-Col4a1小鼠的Remak束面积减小、每个束内轴突数减少、裸露轴突比例下降，接近对照水平，说明SC数量不足是异常表型的基础。

6. Remak束减小与机械敏感性增加相关。神经挤压后，SC-Col4a1和对照小鼠损伤侧的von Frey阈值均显著降低，即机械敏感性增强，且该效应在损伤后7–9周保持稳定；冷和热敏感性未见一致改变。这些结果将Remak束大小与机械敏感性直接关联。

在讨论部分，研究人员指出SC来源的胶原IV并非髓鞘形成所必需，但特异调控Remak束形成。胶原IV可能通过结构特性而非直接整合素信号影响SC增殖，例如作为基底膜支架，促进轴突来源的神经调节蛋白1（neuregulin-1, NRG1）等促增殖因子与SC受体结合；由于小直径轴突表面NRG1 III型表达较少，其相关Remak SC可能更依赖这种辅助作用。此外，Remak束大小与SC数量紧密偶联，且机械敏感性随束的变小而增加。这些发现为周围神经病变和神经病理性疼痛提供了新的细胞基础：神经损伤后出现超数施万细胞和更小、更密的Remak束，可能参与长期机械超敏。

研究结论：施万细胞分泌的基底膜通过IV型胶原调控Remak施万细胞数量、束大小和结构，进而调节机械敏感性；Remak束异常可能参与周围神经病变和神经病理性疼痛的病理过程。进一步研究Remak束有望为神经病理性疼痛的治疗提供新思路。