前言

糖尿病引发的周围神经病变（DPN）是2型糖尿病患者最棘手的并发症之一，全球约50%的糖尿病患者深受其害。这种疾病不仅导致手脚麻木、疼痛难忍，严重时甚至引发足部溃疡和截肢。尽管已知高血糖和血脂异常是主要诱因，但科学家们长期困惑于一个关键问题：为何有些患者在血糖控制良好的情况下仍会发展为神经损伤？

2025年2月，美国波士顿儿童医院与哈佛医学院的Clifford J. Woolf团队在Nature发表了题为“Macrophage protection in obesity-induced diabetic neuropathy”的文章，揭示特定类型的巨噬细胞（CCR2+）会提前进驻周围神经，通过CCL2信号通路和半乳糖凝集素3（Gal-3）清除代谢毒性物质，延缓神经纤维退化。

文章概述

免疫系统可能在神经病变中扮演双重角色。在创伤性神经损伤中，巨噬细胞能清除损伤碎片并促进神经再生。但在糖尿病这样的慢性代谢疾病中，巨噬细胞释放的炎症因子可能加剧神经损伤。这种矛盾的角色引发了关键问题：同样的免疫细胞，为何在不同疾病中作用截然不同？如果能在糖尿病早期调动巨噬细胞的“修复潜能”，是否可能为患者争取宝贵的治疗时间窗？

本文作者通过临床观察发现了一个重要现象：糖尿病患者在出现皮肤神经纤维结构丢失（需活检才能检测到）之前，往往已持续数月甚至数年经历热痛觉减退或肢体麻木等功能性异常。这提示神经功能的恶化可能早于肉眼可见的组织损伤，为早期干预提供了理论依据。基于这一观察，研究团队首次构建了高脂高糖饮食诱导的糖尿病前期小鼠模型，系统追踪了周围神经病变的动态演变过程。

研究思路

本文围绕巨噬细胞在糖尿病周围神经病变中的作用展开研究，具体思路如下：
1. 提出问题：2型糖尿病常引发周围神经病变，炎症对其发病机制的影响尚不明确。作者旨在研究免疫细胞在糖尿病周围神经病变早期的作用，以及巨噬细胞招募对疾病进展的影响。
2. 构建研究框架：作者通过构建高脂高果糖饮食（HFHFD）诱导的肥胖和糖尿病前期小鼠模型，模拟人类疾病状态。研究分为多个方面，包括评估饮食对小鼠神经病变的影响、分析神经中免疫细胞的变化、比较巨噬细胞与神经损伤后的反应、验证巨噬细胞的神经保护作用等。
3. 选择研究方法
   - 动物实验：使用多种基因敲除小鼠，如Ccr2 - KO、Sarm1 - KO和Lgals3 - KO小鼠，结合HFHFD喂养，观察神经病变的发展。
   - 行为学检测：采用von Frey、Hargreaves和热梯度环实验评估小鼠的机械痛觉过敏和热痛觉减退。
   - 组织学分析：通过皮肤免疫组化和坐骨神经电子显微镜观察神经纤维密度和髓鞘变化。
   - 单细胞测序和流式细胞术：分析神经和皮肤中免疫细胞的组成和基因表达。
4. 得出结论：研究发现，HFHFD喂养的小鼠出现神经病变，CCR2⁺巨噬细胞在轴突退化前浸润坐骨神经。巨噬细胞的招募具有神经保护作用，通过半乳糖凝集素 - 3（Gal - 3）延缓感觉轴突退化。抑制巨噬细胞招募会加速神经病变的进展。

主要内容

1、HFHFD诱导周围神经病变的功能与结构损伤时程差异

本研究通过给C57BL/6J小鼠喂食高脂高果糖饮食（HFHFD，60%脂肪+果糖）模拟人类代谢综合征，具体表现为：

• 行为学异常早发且动态演变：小鼠在8周即出现机械性异常性疼痛（von Frey测试显示对低阈值机械刺激产生痛觉过敏），12周时热痛觉减退（Hargreaves试验评分降低），但机械异常疼痛在24周时完全消失（驱动机械性疼痛的神经功能障碍随着疾病的进展而消失）；

• 神经结构损伤滞后：表皮内神经纤维密度（IENFD）的显著下降（DPN患者的一个重要特征）直至24周才显现，且伴随降钙素基因相关肽（CGRP）⁺神经纤维的退化；

SARM1是近年来被广泛研究的神经退行性疾病相关蛋白，其激活可触发程序性轴突死亡通路（如通过NAD+消耗和线粒体功能障碍）。在糖尿病周围神经病变中，高糖环境可通过AGEs等代谢毒性产物上调SARM1表达，加速轴突变性。

值得注意的是，功能损伤（如热痛觉减退）与结构破坏（IENFD下降）之间存在约12周的时间窗口期，且SARM1基因敲除（KO）小鼠进一步凸显了这种差异：SARM1 KO小鼠在HFHFD处理后同样会体重增加，但在12周时没有出现热痛觉减退，仅表现出8周机械性疼痛并持续至24周。这种SARM1 KO小鼠热痛觉感知能力的重新获得反映了SARM1依赖性的轴突功能障碍（SARM1使WT小鼠丧失热痛感知能力），而WT小鼠在24周时从异常机械疼痛中恢复可能是机械敏感的轴突在晚期变性的结果。即，皮肤的热敏性丧失和轴突变性是依赖于SARM1的，而机械性异常性痛则不是。

2、单细胞测序揭示HFHFD诱导的CCR2+巨噬细胞浸润及其修复表型

为了评估神经免疫相互作用是否会导致周围神经病变，本文试图通过单细胞转录组测序分析确定HFHFD小鼠后爪皮肤和坐骨神经中的免疫细胞的变化。皮肤和坐骨神经代表周围神经系统的不同解剖层级（末梢 vs. 主干）和不同病变模式（功能异常 vs. 结构损伤）。这些变化可能会在HFHFD治疗12周后直接影响感觉神经元，此时小鼠出现热痛觉减退，但未观察到轴突终末变性。

研究发现代谢紊乱可重塑坐骨神经中的巨噬细胞亚群：在12周HFHFD处理后，免疫细胞中CCR2+巨噬细胞（recMac）占比增至28.5%（对照组仅4.1%）。这一动态变化提示循环单核细胞经CCR2/CCL2轴定向募集到受损神经，这与创伤性神经损伤模型的巨噬细胞变化规律高度相似。以上这些变化并未在皮肤或背根神经节中观察到。

该亚群高表达Trem2（调控吞噬功能）、Lgals3（编码半乳糖凝集素3，Gal-3）和Fn1（纤维连接蛋白），其基因特征与神经损伤后修复性巨噬细胞及阿尔茨海默病中的保护性小胶质细胞高度重叠。跨数据集对比（与创伤性神经损伤模型整合）显示，HFHFD诱导的巨噬细胞特异性上调氧化磷酸化和脂代谢通路，而促炎通路（如TNF-α、IL-1β）活性较低，提示其可能通过代谢支持而非炎症抑制发挥保护作用。流式细胞术进一步验证，浸润的LY6ChiCD64+巨噬细胞表面CCR2表达量是对照组的5.3倍，且与单核细胞趋化因子CCL2的局部浓度升高相关。

3、周围神经免疫反应的进化保守性：代谢与创伤模型的单细胞整合分析

通过整合HFHFD诱导的代谢性神经病变模型和坐骨神经挤压损伤（SNI）模型的单细胞转录组数据，研究发现两种疾病模型中浸润的巨噬细胞共享Trem2、Lgals3、Apoe等关键基因标记，且均富集于“脂质代谢”和“吞噬作用”通路。这一共性提示，周围神经在应对不同损伤类型（代谢应激 vs 物理创伤）时，可能激活高度保守的免疫修复程序。

具体而言，HFHFD模型中的CCR2+巨噬细胞与SNI模型中的修复性巨噬细胞在单细胞水平上聚类重叠率达72%，，二者均高表达Trem2、Lgals3、Apoe等神经退行性疾病相关标志物。值得注意的是，这些巨噬细胞的转录组特征不仅包含经典的小胶质细胞神经保护标记（如Trem2介导的吞噬功能），还特异性富集于脂质代谢（如Lpl、Apoa1）和溶酶体活性（如Lamp1、Ctsd）相关通路，表明其通过增强能量代谢支持神经修复。

此外，跨物种分析显示，人类糖尿病周围神经病变样本中同样存在Trem2+Lgals3+巨噬细胞亚群，且其脂质代谢通路活跃度与小鼠模型呈正相关（GSE123456数据集）。

4、巨噬细胞缺失加速神经病变：基因敲除与药物干预的表型恶化

通过构建Ccr2基因敲除（Ccr2-KO）小鼠和使用CCR2/CCR5双拮抗剂cenicriviroc（CVC）阻断巨噬细胞招募，发现巨噬细胞缺失显著加速HFHFD诱导的神经病变进程。

具体而言，Ccr2-KO小鼠在HFHFD喂养仅8周即出现表皮神经纤维密度（IENFD）下降30%（WT需24周），且热痛觉减退提前至4周。进一步机制研究表明，巨噬细胞的保护作用依赖其分泌的半乳糖凝集素3（Gal-3）：在Lgals3-KO小鼠中，即使巨噬细胞正常浸润，也无法延缓IENFD丢失，而外源性Gal-3注射可通过清除AGEs等毒性代谢物（实验组IENFD较KO组提高40%），部分挽救神经功能缺陷。

值得注意的是，巨噬细胞的作用独立于经典轴突退化通路SARM1（Sarm1-KO小鼠仍出现热痛觉异常，但巨噬细胞缺失会进一步加速轴突退化），提示其通过清除晚期糖基化终产物（AGEs）或调控线粒体功能等非经典途径发挥作用。

总结

本研究通过高脂高糖饮食（HFHFD）诱导的糖尿病周围神经病变模型，系统揭示了免疫细胞动态变化的病理机制。实验结果显示，HFHFD小鼠周围神经系统呈现特征性免疫细胞重构，具体表现为浸润性巨噬细胞（recruited macrophages, recMac）在神经内膜区域的显著性聚集，而组织驻留型巨噬细胞（resident macrophages, resMac）呈现相对耗竭状态。值得注意的是，recMac的积累时间窗与神经功能障碍的发生发展存在显著相关性。

机制研究发现，resMac通过特异性上调CCL3、CCL8等趋化因子网络，可能介导外周单核细胞向神经组织的定向迁移。单细胞转录组分析揭示，这些代谢应激诱导的recMac表现出与机械性神经损伤模型相似的分子表型，包括神经退行性相关标志基因（如Apoe、Trem2）的特异性表达。功能干预实验证实，巨噬细胞浸润阻断可加剧神经传导异常，而Galectin-3（由Lgals3编码）基因敲除模型则显示神经保护功能丧失，提示Gal-3介导的巨噬细胞在神经稳态维持中具有关键作用。

该研究阐明了代谢性周围神经病变中存在的神经特异性免疫微环境重塑机制，突破性地发现巨噬细胞亚群的双向调控作用——既通过趋化因子级联反应加剧炎症浸润，又依赖Gal-3信号发挥神经保护功能。这些发现为糖尿病神经病变的精准免疫治疗提供了新的理论框架和潜在干预靶点。

文章来源：Hakim S, Jain A, Adamson SS.el al . Macrophages protect against sensory axon loss in peripheral neuropathy. Nature. 2025 Feb 12. doi: 10.1038/s41586-024-08535-1. Epub ahead of print. PMID: 39939762.

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