对微生物群适应性免疫力可促进感觉神经元再生，背后功臣原来是它

损伤或感染后组织完整性和功能的恢复对宿主生存至关重要。宿主微生物群对话的相关机制之一是诱导长期的微生物群反应性T细胞，这种T细胞可以广泛促进组织功能，包括抗菌防御和上皮再生。皮肤作为屏障组织，既是微生物群的生态位又存在有密集的感觉神经纤维网络，这些神经纤维参与触摸、温度、疼痛和瘙痒的感知，在感染或损伤的情况下，修复外周神经系统和组织神经再生对于恢复感觉恢复以及协调组织上皮化、新生血管化和伤口愈合尤为重要。那么，对微生物群的适应性免疫是否有助于周围神经再生呢？

2023年1月13日，Dr. Yasmine Belkaid团队在CELL发表题为Immunity to the microbiota promotes sensory neuron regeneration的文章，揭示了组织驻留微生物群特异性T细胞可以直接促进损伤后的神经元修复，并将IL-17A确定为这一过程的主要决定因素。

团队介绍：Dr. Yasmine Belkaid 是宿主免疫和微生物组实验室（LHIM）的首席科学家，该实验室的一个主要目标是评估环境压力（如感染、营养和污染）对胎儿发育、早期生命和成人背景下的宿主免疫力和炎症性疾病易感性的影响。

Fig.1金黄色葡萄球菌定植诱导Th17细胞不影响宿主保护

金葡菌在成为致病菌前可以作为共生菌存在几十年。在损伤和感染时，共生过程中获得的优先免疫对于保护和/或恢复组织完整性具有重要意义。研究人员采用金葡菌42F02，通过设置TA(局部联合)组及ID(皮内感染)组，利用流式细胞及细胞计数发现，TA组表皮厚度无变化，有少量中性粒细胞渗透，主要与Th17大量聚集有关，而ID组组织损伤、炎症则与高度极化的Th1反应有关。

为了评估Th17对金葡菌定植的特异性，研究人员建立了T细胞受体(TCR)转基因小鼠(SA1Tg)，并设置TA组和TA+ID组评估Th17对金葡菌的共生反应是否能提供对后续感染的保护性免疫，结果显示TA+ID促进了高度极化的Th17回忆反应(多克隆和抗原特异性)。但尽管有强大的Th17召回反应，预先的局部联合对皮肤内的细菌负荷没有影响。

Fig.2金黄色葡萄球菌诱导的T细胞表达神经元再生转录特征

RNA-seq分析结果显示与ID组相比，Th17细胞(TA)上调的许多转录产物与组织修复有关。此外，研究人员还发现TA组Th17细胞表达与神经元相互作用和再生相关的转录水平更高。皮肤被密集的感觉神经元支配，感觉神经元将感觉信息从环境传递到中枢神经系统。因此研究人员进一步追踪特异性T细胞与感觉神经元的潜在关系。

利用感觉神经元可视化报告小鼠结合活体双光子显微镜成像技术，研究人员发现部分SA1Tg T细胞直接接触或非常接近真皮内的感觉神经元。金葡菌局部联合促进了Th17细胞的积累，这些细胞与皮肤内的感觉神经元共存。

GO分析中，TA+ID组GO术语对神经相互作用、再生和组织修复的作用也得到证实。

Fig.3 金黄色葡萄球菌诱导的Th17细胞促进局部神经再生

为了检验金葡菌诱导的T细胞促进周围神经再生的可能性，研究人员采用轴突损伤的皮肤损伤模型发现，TA组CD4+T细胞数量增加，Th17细胞聚集在再生环的外围。且TA组神经元再生增强，显著增加了损伤部位周围神经纤维的面积和体积。研究人员还通过用抗IL-17A封闭抗体处理的金葡菌相关WT小鼠和IL17A-/-小鼠发现了金葡菌促进损伤后神经再生的能力依赖于IL-17A。总之，这些数据表明金黄色葡萄球菌特异的Th17细胞(1)距离上接近真皮神经元，(2)能够在损伤部位边缘聚集，(3)能以IL-17A依赖的方式促进局部神经再生。

Fig.4 IL17ra被损伤的神经元上调

体外实验中，研究人员将从WT小鼠分离的DRG神经元暴露于IL-17A，RNA-SEQ数据显示IL-17A促进了神经元维持和再生基因表达，上调神经元的反应/功能有关的基因。在IL-17A信号的下游，补体途径的几个成员和抗菌肽等与抗菌防御相关的基因上调。还促进了基质金属蛋白酶(MMP)和表皮生长因子(EGF)转录产物的表达，这与伤口愈合和角质形成细胞分化有关。

神经损伤后，神经元经历转录重编程，这需要激活转录因子3(ATF3)的表达。研究人员进行穿孔活检，发现ATF3在颈部DRG2神经元中特异性上调。损伤后DRG神经元IL17ra的表达显著上调，且与IL17ra的上调遵循了类似的损伤后动力学。此外，坐骨神经切断后，腰背根神经节感觉神经元在mRNA和蛋白水平上也观察到IL17ra的上调。对公开的数据集的重新分析证实，ATF3和IL17ra的表达之间的潜在联系。

Fig.5神经元IL-17RA信号促进感觉神经元再生，与机械感觉异常无关

通过穿孔活检并进行染色，研究人员发现IL17ra的表达也在TRPV1+神经元中丰富。

为了评估IL-17A信号在需要修复的感觉神经元中的作用，研究人员敲除TRPV1+感觉神经元中的IL17ra，用泛神经元标记物b3-tuBulin，结果显示，TRPV1+感觉神经元中IL17ra的缺失显著削弱了神经纤维的再生，在没有IL-17ra的情况下，感觉神经元的增强修复完全消失。

接下来，研究人员还评估了金葡菌诱导的神经元修复对皮肤内痛觉的影响。使用von Frey检验评估机械感觉。研究人员观察到，TA组小鼠在损伤后7天的机械性超敏反应水平更高。增强的机械感觉依赖于Th17，加速修复不会以感觉改变为代价。

综上所述，这篇文章揭示了组织驻留样共生特异性T细胞通过IL-17A促进损伤后外周感觉神经元的再生。（1）微生物群诱导的T细胞促进损伤后感觉神经元再生。（2）损伤促进背根神经节感觉神经元IL-17ra的表达。（3）IL-17/IL-17ra轴促进周围感觉神经元再生。

参考文献：

Enamorado M, Kulalert W, Han SJ, Rao I, Delaleu J, Link VM, Yong D, Smelkinson M, Gil L, Nakajima S, Linehan JL, Bouladoux N, Wlaschin J, Kabat J, Kamenyeva O, Deng L, Gribonika I, Chesler AT, Chiu IM, Le Pichon CE, Belkaid Y. Immunity to the microbiota promotes sensory neuron regeneration. Cell. 2023 Jan 6:S0092-8674(22)01580-X. doi: 10.1016/j.cell.2022.12.037.

编译作者：zouki（brainnews创作团队）

校审：Simon（brainnews编辑部）