炎症诱导的神经退行性变是多发性硬化症的一个明确特征,但其潜在机制尚不清楚。来自德
国汉堡埃彭多夫大学医学中心的Manuel A. Friese团队通过解剖神经元炎症应激反应发现,MS(
multiple sclerosis)
及其小鼠模型中的神经元诱导干扰素基因刺
激因子(STING)。然而,神经元STING的激活需要其与基质相互作用分子1(STIM1)分离,这是一个由谷氨酸兴奋性毒性触发的过程。这种分离启动了非经典STING信号传导,导致谷胱甘肽过氧化物酶。(GPX4)的自噬降解,这对神经元氧化还原稳态至关重要,从而诱导脱铁性贫血。
炎症和神经退行性变之间复杂的相互作用体现在多发性硬化症(MS)中,这是中枢神经系统(CNS)最常见的自身免疫性疾病。在MS的过程中,持续的炎症不断挑战神经元,导致神经退行性变性和神经功能障碍的恶化。虽然免疫抑制药物在调节多发性硬化症的中枢神经系统浸润免疫细胞方面是有效的,但它们不能干预进行性神经退行性变。因此,通过直接作用于神经元的神经保护疗法来阻止炎症诱导的多发性痴呆症和其他神经退行性疾病的神经退行性变性的临床需求尚未得到满足。
对MS的广泛研究已经阐明了浸润性免疫细胞和中枢神经系统驻留的神经胶质细胞,特别是小胶质细胞和星形胶质细胞,在引发慢性神经炎症中的重要作用。相比之下,神经元通常被视为这些神经炎症挑战的被动靶点,主要是因为它们的免疫相关基因表达较低,对炎症刺激的形态学变化和增殖能力有限。然而,在神经炎症过程中感知到多种细胞因子或压力源后,通过启动神经元炎症应激反应(NISR)来激活神经元参与的概念越来越被认可。虽然中枢神经系统炎症过程中NISR的组成尚不明确,但它可能决定神经元的命运。
事实上,神经元不仅被动地对细胞因子作出反应,以维持体内平衡和指导发育,而且它们还具有在炎症环境中主动调节免疫反应的能力。
神经元对干扰素-γ(IFNγ)的主动参与说明了神经元在中枢神经系统炎症中的主动参与,干扰素-γ是MS和其他神经退行性疾病期间中枢神经系统中高度丰富的细胞因子。
IFNγ与神经元上的II型IFN受体结合,诱导信号转导子和转录激活子1(STAT1)的表达和磷酸化,然后诱导干扰素反应基因(IRG)。
在嗜神经病毒感染的小鼠模型中,神经元II型IFN-反应决定性地调节CC趋化因子配体的突触切割。
除了细胞因子外,神经炎症过程中的神经元稳态还受到神经元离子失衡的挑战。
其主要原因是细胞外谷氨酸水平过高,来源多种多样,包括垂死细胞的谷氨酸释放、免疫细胞的谷氨酸分泌活跃以及神经胶质细胞(尤其是星形胶质细胞)的谷氨酸代谢受损。
细胞外谷氨酸过多导致兴奋性毒性,这是由离子型谷氨酸受体激活后的细胞内钙积累介导的,也由内部储存的钙释放介导的。
这扰乱了神经元钙平衡,而钙平衡是神经元完整性、突触功能和存活的关键决定因素。
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