四川大学:T细胞与神经病理性疼痛慢性转归的研究

日期: 2018年03月20日


    

导读:近期,一项研究首次发现:周围神经损伤后,在负责传递轻触诱发痛的神经通路中,CD4+ αβ T细胞选择性浸润覆盖对应背根的柔膜(软膜和蛛网膜),参与轻触诱发痛的慢性转归。下面,赛业小编为您推荐“四川大学:T细胞与神经病理性疼痛慢性转归的研究”,详情如下:


临床上,周围神经损伤后,部分患者出现持续而顽固的慢性神经病理性疼痛,严重影响患者的生活质量。研究神经病理性疼痛为什么会以及如何发生慢性化,即阐明由急性转慢性的细胞分子机理无疑至关重要。近日,神经炎症杂志《Journal of Neuroinflammation》在线发表了四川大学齐建国教授课题组的最新研究成果。他们的结果揭示,当周围神经损伤后,CD4+ αβ T细胞选择性浸润相关的脊神经背根柔膜,参与神经病理性疼痛的慢性化过程。


传统的神经病理性疼痛研究,致力于揭示周围神经损伤后神经系统的可塑性变化及其在神经病理性疼痛发生中的作用与机理。最近的诸多研究表明免疫系统和神经胶质细胞参与神经病理性疼痛的急性诱发、慢性转归和慢性维持。


其中,在慢性神经病理性疼痛易感的啮齿类动物模型中,T细胞,特别是MHCⅡ限制性的CD4+ αβ T细胞,参与轻触诱发痛的慢性转归。轻触诱发痛是慢性神经病理性疼痛患者最难治疗的疼痛症状。然而,在负责传递轻触诱发痛的神经通路中,何处是这些致病的T细胞(包括CD4+ αβ T细胞)的现身和作案之地?这个问题目前尚不明确,处于极大的争议之中,严重阻碍对T细胞参与轻触诱发痛慢性转归的细胞分子机制的深入研究。


最近,四川大学华西基础医学与法医学院的齐建国教授课题组首次发现,周围神经损伤后,在负责传递轻触诱发痛的神经通路中,CD4+ αβ T细胞选择性浸润覆盖对应脊神经背根的柔膜(软膜和蛛网膜的合称),参与轻触诱发痛的慢性转归。


该课题组的早期研究发现,预先切除坐骨淋巴结和腘窝淋巴结的成年SD大鼠中,胫神经损伤导致的轻触诱发痛的慢性转归并没有受到影响,而受损胫神经近、远侧段中αβ T细胞的浸润被显著抑制。然而,预先切除腰部淋巴结的成年SD大鼠中,胫神经损伤导致的轻触诱发痛的慢性转归被显著减弱。这些初步的实验数据表明,浸润受损胫神经的αβ T细胞对胫神经损伤导致的轻触诱发痛的慢性转归并不必要,而浸润腰部淋巴结引流的某些神经组织中的αβ T细胞才对胫神经损伤导致的轻触诱发痛的慢性转归非常重要。


在负责传递轻触诱发痛的神经通路中,腰部淋巴结负责引流腰段脊髓以及相连的背根和背根神经节(图A)。既往研究也提示背根节胞体区域和脊髓背角可能是导致轻触诱发痛慢性转归的T细胞(包括CD4+ αβ T细胞)的作用靶点。因此,该课题组决定先从观察成年SD大鼠胫神经损伤后相应背根节胞体区域和脊髓背角中是否存在αβ T细胞浸润入手。然而,该课题组通过多家公司的抗αβ TCR的抗体,结合薄或厚组织切片的免疫组化或荧光染色技术,均没有在这两个区域发现任何αβ T细胞的浸润。


“基于我们前期淋巴结清扫动物的行为学数据,我们坚信导致轻触诱发痛慢性转归的αβ T细胞会浸润腰部淋巴结引流的某处神经组织。然而,我们在相应背根节胞体区域和脊髓背角中确实又没有发现αβ T细胞浸润。那这些致病的T细胞到哪儿去了呢?一时间,我们的研究陷入僵局。”齐建国教授谈到。


幸运的是,在一次L4背根节αβ TCR免疫荧光染色的实验中,该课题组在显微镜下偶然发现:成年SD大鼠胫神经损伤后7天,αβ T细胞大量浸润覆盖背根节胞体区域及其相连近段背根的柔膜(软膜和蛛网膜)。进一步的实验表明,成年SD大鼠胫神经损伤后7天,预先切除腰部淋巴结的大鼠L4背根柔膜中αβ T细胞的数量大量地减少。


“虽然当时采用标准化免疫荧光染色技术获得的数据质量差强人意,这个令人颇感意外的初步实验结果还是让我们激动不已。”齐建国教授回忆最初的实验时说道。

 

免疫荧光染色


课题组进一步开展了以下工作:第一步,优化了背根柔膜免疫荧光染色技术,即用片段化荧光二抗极大地降低了柔膜区域的非特异性染色,系统筛查了负责传递轻触诱发痛的神经通路中αβ T细胞的浸润。实验结果表明,成年SD大鼠胫神经损伤后的亚急性期,αβ T细胞选择性浸润负责传递轻触诱发痛的神经通路中覆盖相应全段背根的柔膜,而且几乎所有这些αβ T细胞均是CD4阳性的(图B)。第二步,进一步用切除淋巴结实验确证了成年SD大鼠胫神经损伤后,预先切除腰部淋巴结显著减少了αβ T细胞在背根柔膜中的浸润。结合前期淋巴结清扫动物的行为学数据,强烈提示周围神经损伤后,在负责传递轻触诱发痛的神经通路中,背根柔膜是导致轻触诱发痛慢性转归的CD4+ αβ T细胞的现身和作案之地。第三步,利用腰部鞘内注射功能性抗αβ TCR单克隆抗体,消除背根柔膜中的CD4+ αβ T细胞,致使疼痛显著减轻,进一步反向确证了这些T细胞参与轻触诱发痛的慢性转归(图C)。


该项研究成果解决了T细胞与神经病理性疼痛慢性转归领域长久以来的一个争议问题,为深入研究T细胞参与神经病理性疼痛慢性转归的细胞分子机制、为慢性痛的预防与治疗研究,打开了一扇全新的窗口。负责该研究相关论文的杂志主编和两位匿名同行评审专家均对该研究给予高度评价:“The topic is extremely interesting. ”;“This is a rather important finding.”。


相关研究论文“CD4+ αβ T cell infiltration into the leptomeninges of lumbar dorsal roots contributes to the transition from acute to chronic mechanical allodynia after adult rat tibial nerve injuries”被主编安排以Short Report(for the rapid presentation of research findings that are highly novel or significant)的形式发表在Springer旗下影响因子为5.102的神经免疫学学科顶级专业期刊之一的《Journal of Neuroinflammation》(2018, 15: 81; doi: 10.1186/s12974-018-1115-7)。


硕士研究生杜彬和丁有权为该论文的共同第一作者。成都医学院的苏炳银教授也参与了该项研究。该论文的通讯作者齐建国教授主要感兴趣从解剖、细胞和分子水平理解神经发育过程中和疾病状态下免疫系统与神经系统之间的神经免疫对话。其领导的研究组(NIRVANA <NeuroImmunology Research VAN & the Ant lab> research group)的科学研究聚焦于从神经免疫学的视角来解析受损神经系统再生不良和慢性痛&痒的易感性以及病理发生的细胞分子机理,并据此研究免疫治疗在神经再生和慢性痛&痒的治疗应用。该研究分别得到了国家自然科学基金(NCSF No.31571240,齐建国)和四川省发育与再生重点实验室项目(SYS17-007,丁有权)的资助。


原文标题:


CD4+ αβ T cell infiltration into the leptomeninges of lumbar dorsal roots contributes to the transition from acute to chronic mechanical allodynia after adult rat tibial nerve injuries


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