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调控慢性瘙痒新靶点脊髓小胶质细胞大麻素2型受体(CB₂R)的研究

2026-01-13     来源:本站     点击次数:113

01 研究背景与临床意义
慢性瘙痒是由皮肤疾病(如过敏性、接触性皮炎)、系统性疾病(如肾脏、肝脏疾病)及神经性疾病等因素诱发或特发性的一种顽固性病症。在普通人群中发病率高达20%,且随着年龄增长发病率持续增高,严重危害着人类健康。临床治疗瘙痒多数情况下依赖于抗组胺类药剂,但其对于慢性瘙痒疗效有限。


近年来,针对外周炎症介质的新型生物制剂(如IL-4Rα/IL-13单克隆抗体)在缓解慢性瘙痒方面展现出一定潜力,但这类药物仍存在明显局限性:一方面其适应症范围较为局限,另一方面与传统的免疫抑制药物(包括环孢素、甲氨蝶呤等)相似,可能引发免疫系统功能抑制或严重的超敏反应等不良反应。因此,临床针对慢性瘙痒的治疗手段仍然有限且普遍疗效欠佳,主要源于其病因复杂以及我们对于其病理慢性化的潜在机制认知有限。近年研究发现,脊髓水平的神经免疫交互在感觉系统疾病中起关键作用,但相关小胶质细胞在慢性瘙痒中的具体调控机制尚未明确。

南方科技大学王子龙团队在Cell Reports发表题为:Cannabinoid  CB₂ receptor controls chronic itch by regulating spinal microglial activation and synaptic transmission 的重要研究成果,揭示了脊髓小胶质细胞表达的大麻素2型受体( CB₂R)通过抑制STAT1/p38炎症信号通路和调控GRP/GRPR神经元突触传递机制,为慢性的精准治疗提供了可靠的药物研发靶点及干预策略。

02 核心发现与机制解析
1. CB₂R激活显著缓解小鼠的慢性瘙痒症状
2,4-二硝基氟苯(DNFB)是常用于诱导过敏性接触性皮炎的药物,作者使用该药物诱导建立小鼠过敏性接触性皮炎(ACD)模型,鞘内注射 CB₂R选择性激动剂AM1241和GW405833, 显著减少了WT小鼠的自发抓挠次数,且抑制了机械敏感性瘙痒反应。对应的, CB₂R基因敲除(CB₂R-/-)小鼠瘙痒明显加剧,且AM1241的止痒作用在该小鼠中消失。此外,AM1241的止痒作用也可被 CB₂R拮抗剂AM630阻断,证实其作用依赖于CB₂R。

此外在咪喹莫特(IMQ)诱导的银屑病模型中,AM1241和GW405833处理也显著减少了慢性瘙痒;但在组胺、氯喹或化合物48/80诱导的急性瘙痒中,AM1241和GW405833处理未有明显差异,表明脊髓 CB₂R与慢性瘙痒密切相关。


图1.脊髓CB₂R激活显著抑制 DNFB 诱导的慢性瘙痒

2. 小胶质细胞是 CB₂R介导止痒效应的关键执行者
作者使用小胶质细胞标记物IBA1和 CB₂R mRNA(Cnr2)共定位,结果表明Cnr2主要表达在小胶质细胞中且DNFB模型中Cnr2+小胶质细胞的细胞数量显着增加,RT-qPCR也验证了这一结果。此外,培养的原代CX3CR1-GFP新生幼鼠脊髓小胶质细胞免疫荧光染色结果也表明 CB₂R在小胶质细胞中大量表达。这些结果证明,脊髓CB₂R主要在小胶质细胞中表达,且Cnr2表达水平在慢性瘙痒小鼠中显著升高。IF染色显示DNFB模型小鼠中SDH内小胶质细胞出现明显活化:数量增多、IBA1荧光强度增强、胞体增大、突起缩短且复杂度降低,EdU标记显示增殖型小胶质细胞增加,这些结果表明脊髓小胶质细胞激活与慢性瘙痒之间存在密切关联。


图2.脊髓CB₂R主要在小胶质细胞中表达,并伴随小胶质细胞的激活而显著增加

此后,作者进一步验证了脊髓小胶质细胞在瘙痒中的功能性作用:小胶质细胞消融(Tmem119; iDTR小鼠)或化学遗传学抑制(Tmem119; hM4Di小鼠)显著减轻瘙痒;而小胶质细胞特异性敲除Cnr2(Tmem119; Cnr2ᶠˡᵒˣ/ᶠˡᵒˣ)使瘙痒加剧且AM1241失效。此外,骨髓移植实验进一步证明中枢水平CB₂R对小鼠慢性瘙痒的重要调控作用,并且结合小胶质细胞特异性敲除Cnr2的小鼠行为学证明脊髓小胶质细胞 CB₂R是AM1241起效的必要条件。


图3.小胶质细胞在慢性瘙痒和CB₂R介导的止痒作用中起重要作用

3. 小胶质细胞 CB₂R 通过调控 p38/STAT1 通路与 SOCS3 表达重编程小胶质细胞表型
为了详细探究脊髓水平 CB₂R通过调控小胶质细胞介导瘙痒信号调控的详细机制,该论文进行了小鼠脊髓单细胞RNA测序和通路分析。Naive小鼠组以静息态Mg_Tmem119亚群为主,DNFB刺激后出现瘙痒特异性亚群Mg_Stat1和Mg_Stmn3,Mg_Stat1亚群则表现出独特的分子特征,包括Stat1、Irf7、Bst2、Isg15等基因及趋化因子的显著上调。基因集富集分析显示该亚群主要参与炎症反应通路,可能与慢性瘙痒密切相关。重复AM1241处理后,scRNA-seq数据显示脊髓中出现三个特征性小胶质细胞亚群:Mg_Lpl、Mg_Mrc1和Mg_Socs3。其中,AM1241干预后脊髓SOCS3+小胶质细胞的显著富集是本研究的核心发现,表明小胶质细胞 CB₂R激活可诱导SOCS3表达上调并且抑制Mg_Stat1小胶质细胞中炎症相关基因的上调。


图4.CB2R的激活诱导小胶质细胞的转录组学变化

接下来作者对测序结果进行验证,首先IF结果表明小胶质细胞中表达STAT1,且其磷酸化形式在DNFB刺激后明显增多,AM1241治疗后又被抑制。WB结果表明STAT1信号通路中介导STAT1的Y701磷酸化的pJAK1、p(S727)STAT1和p(Y701)STAT1在慢性瘙痒小鼠脊髓明显增加,在AM1241治疗后又被显著抑制。行为学结果表明鞘内注射STAT1抑制剂Fludarabine也发挥明显的止痒作用,进一步证明了小胶质细胞STAT1信号通路在慢性瘙痒中的重要功能。此外,作者对AM1241诱导SOCS3的表达进行了验证,IF结果表明在慢性瘙痒小鼠脊髓,AM1241诱导大量SOCS3+小胶质细胞的出现。CB₂R对小胶质细胞STAT1及SOCS3信号的调控作用进一步在IFNγ刺激的BV2细胞系中被证实。


图5.CB₂R诱导激活SOCS3上调并抑制小胶质细胞中与瘙痒相关的STAT1信号转导

先前研究报道Y701的磷酸化主要由pJAK1介导,但小胶质细胞中p(S727) STAT1的磷酸化途径尚未可知。p38作为小胶质细胞中特异性表达的丝氨酸苏氨酸激酶是否介导STAT1的S727磷酸化呢?首先作者发现DNFB模型中,脊髓背角p38的磷酸化形式p-p38+细胞的数目显著增加,AM1241能够显著抑制这一变化。但AM1241对小胶质细胞的增殖并无显著抑制。WB结果显示p-p38蛋白水平在DNFB模型小鼠中显著上升,但在AM1241重复处理后显著抑制。此外,与野生型小鼠相比,脊髓背角单位面积的小胶质细胞数量及p-p38+细胞数量在 CB₂R-/-小鼠均明显增多。荧光共标实验的结果清晰显示p-p38特异性表达在tdTomato(Ai9)标记的小胶质细胞中。重要的是,体内体外实验结果均表明,p38抑制剂SB203580能显著抑制小胶质细胞STAT1的S727磷酸化,而对Y701无影响。行为学结果也再次证明了p38在小鼠慢性瘙痒中的重要作用。


图6.p38激活小胶质细胞(S727)STAT1磷酸化

4. 小胶质细胞通过神经 - 免疫交互作用增强脊髓瘙痒信号传递
为了进一步探究小胶质细胞下游慢性瘙痒相关信号通路以及小胶质细胞表达的 CB₂R被激活后对下游瘙痒相关神经元兴奋性及兴奋性突触传递的影响,作者结合rAAV病毒逆标示踪、荧光蛋白标记的GRPCre;Ai9和GRPRCreERT小鼠和电生理记录。表明,在慢性瘙痒状态下,脊髓背角小胶质细胞显著激活,其激活的JAK1/p38-STAT1信号通路通过释放细胞因子增强背角浅层GRP+/GRPR+神经元及连接到臂旁核(PBN)的Vglut2+投射神经元的兴奋性和兴奋性突触传递,共同驱动慢性瘙痒的病理进程。而激活脊髓 CB₂R可诱导具有抗炎特性的SOCS3+小胶质细胞亚群形成,通过抑制p38和STAT1的磷酸化,进而降低GRP+/GRPR+中间神经元及Vglut2+投射神经元的活性与兴奋性突触传递,最终缓解慢性瘙痒。


图7. CB₂R激动剂治疗抑制脊髓瘙痒相关神经元的兴奋性突触传递

03 机制创新性与生物学意义
该研究通过系统的实验证据,首次明确脊髓小胶质细胞CB₂R是慢性瘙痒的关键调控靶点,其核心创新点在于:
1. 提出“小胶质细胞- CB₂R-神经免疫对话”新范式
本研究首次揭示:
a. 
阐明了 “小胶质细胞活化→p38/STAT1 通路激活→细胞因子释放→脊髓神经元兴奋性增强” 这一慢性瘙痒放大环路.
b. 
抑制STAT1/p38通路,可减少瘙痒相关细胞因子释放,最终降低瘙痒神经元兴奋性,为理解慢性瘙痒的中枢机制提供了全新视角。

2. 小胶质细胞亚型的功能特异性
a. 慢性瘙痒中脊髓小胶质细胞从静息态向促炎态(Mg_Stat1)转化。
b. CB₂R激活通过诱导SOCS3表达,驱动小胶质细胞向抗炎态(Mg_Socs3)重编程。
c. 为靶向小胶质细胞表型转化的治疗策略提供了分子标记。

3. 提供治疗慢性瘙痒的有效药物开发新靶点
a. 系统性的研究数据证明靶向脊髓CB₂R对皮炎及银屑病等小鼠模型慢性瘙痒具有明显治疗效果。
b. CB₂R可诱导小胶质细胞SOCS3的表达,进而显著抑制STAT1、p38及pJAK1激活并减少小胶质细胞源性的细胞因子释放,抑制慢性瘙痒信号。
c. CB₂R可通过调控小胶质细胞及其下细胞因子,抑制脊髓瘙痒相关神经元兴奋性及兴奋性突触,抑制慢性瘙痒信号。

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