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帕金森病不仅表现为运动症状，还常伴有便秘等肠道功能障碍。越来越多证据提示，α-突触核蛋白病理可能起始于肠道神经系统，并沿肠–脑轴向中枢神经系统播散。然而，触发肠道α-突触核蛋白病理起始及沿肠–脑轴传播的细胞与分子机制仍不清楚，这也是理解帕金森病早期发病过程的关键问题。该文题为 “Intestinal macrophages modulate synucleinopathy along the gut–brain axis”，由来自伦敦大学学院的科研团队完成，发表于 《Nature》。文章围绕肠道巨噬细胞在帕金森病肠–脑轴α-突触核蛋白病理中的作用展开研究，旨在探讨肠道免疫细胞参与疾病早期过程及病理播散的可能机制。
帕金森病（PD）是最常见的神经退行性疾病之一，其典型病理特征为α-突触核蛋白（αS）异常聚集和磷酸化（s129p+ αS），并伴随黑质多巴胺能神经元进行性丢失。传统上，PD被视为以中枢神经系统病变为主的疾病，但越来越多的尸检和影像学研究提示，部分患者的αS病理可能最早出现在肠道神经系统（ENS），再沿肠–脑轴由肠道向脑干及更高级脑区播散，即所谓“体-first PD”假说。临床上，便秘等肠道功能障碍常早于运动症状数十年出现，也被认为可能反映ENS的早期受累。在实验模型中，将αS纤维注射到小鼠肠道可诱导Lewy样病理向脑内层级性传播，进一步支持ENS可能是PD病理起始部位之一。与此同时，PD患者存在针对αS的外周T细胞反应，提示肠道局部免疫反应可能参与疾病早期阶段。肠道拥有复杂的组织驻留巨噬细胞网络，其中肌层巨噬细胞（ME-Macs）驻留于肌层外部，对维持ENS完整性和肠道运动功能具有重要作用；衰老小鼠肠道ME-Macs可积累αS并表达PD相关风险基因。中枢神经系统驻留巨噬细胞（如小胶质细胞）已被认为参与αS病理，但ENS驻留的ME-Macs在体-first PD早期病理起始和肠–脑轴播散中的角色仍不清楚。动物模型与人体组织：实验使用C57BL/6J野生型、3KL αS转基因、Snca^WT/GFP 敲入、Vav-H2B-Dendra2（VHD）光转换及 Cx3cr1^CreERT2.Tgfb1^LoxP 小鼠，按英国动物实验法规和UCL伦理要求饲养与操作；人体尸检空肠、脑组织样本经伦理批准和知情同意后使用，PD与神经健康对照样本按标准化流程处理。肠道肌层注射与干预模型：将PD患者脑来源αS纤维（PD-αS）或神经健康对照脑提取物（NHC-αS）经手术注射到小鼠十二指肠肌层；采用抗CSF1R（AFS98）联合抗CCR2（MC21）定向清除ME-Macs，或使用芬戈莫德抑制淋巴细胞流出；在VHD小鼠中于ME注射后对肠道局部进行UV光转换，以追踪免疫细胞迁移。组织处理与形态学分析：分离肠肌层、肠壁切片、脑和硬脑膜组织，进行免疫荧光、DAB免疫组化、RNAscope smFISH及全mount成像；对肌间神经丛、脑干、SNpc、VTA和硬脑膜中的αS病理、TH+神经元、CD3+/CD4+ T细胞、ME-Macs及溶酶体吞噬进行共聚焦成像和定量，部分脑区采用立体学计数。流式细胞术与细胞分选：制备ME、固有层、脑干和硬脑膜单细胞悬液，使用抗体标记巨噬细胞、T细胞、单核细胞等免疫细胞，进行流式分析和绝对计数；分选ME-Macs与CD3+ T细胞用于scRNA-seq、蛋白质组学和后续功能分析。组学与分子分析：对分选ME-Macs进行DIA质谱蛋白质组学分析；对ME-Macs和T细胞进行10X Genomics scRNA-seq，并使用Seurat聚类、差异表达分析和NicheNet配体–受体分析；对肌间神经丛进行Nanostring数字空间 profiling（DSP）；对ME和硬脑膜T细胞进行TCR α/β链测序及克隆重叠分析。αS聚集与生化检测：采用序列提取法从人脑组织制备不溶性αS种子，使用αS种子扩增试验（SAA）检测ME-Macs和肠神经元裂解物的聚集活性；通过MSD ELISA测定αS水平，结合蛋白酶K消化、Western blot、透射电镜和内毒素检测对αS聚集体及提取物进行表征。功能评估与统计分析：通过卡红红染料灌胃测定全胃肠传输时间，使用加速Rotarod评估运动协调；统计采用Prism或R进行t检验、Mann–Whitney检验、方差分析、混合效应模型及多重比较校正，实验对基因型和处理分组设盲。
ME-Macs是肠道αS病理的重要载体：在3KL αS转基因小鼠和PD-αS肌层注射小鼠中，ME-Macs吞噬并积累s129p+ αS，伴溶酶体/自噬通路激活；αS种子扩增试验显示ME-Macs裂解物具有明显聚集种子活性，而肠神经元裂解物未显示该活性。PD患者尸检空肠ME-Macs中亦见αS吞噬增加。ME-Macs参与αS病理沿肠–脑轴播散：向小鼠十二指肠肌层注射PD脑来源αS纤维后，ENS出现s129p+ αS病理，随后脑干和SNpc出现病理沉积，并伴SNpc多巴胺能神经元选择性丢失、VTA相对保留及运动功能缺陷；定向清除ME-Macs可减轻ENS和CNS的αS病理。ME-Macs调控肠道T细胞扩增：3KL小鼠、PD-αS注射小鼠及PD患者肌间神经丛中CD3+ T细胞增加，以CD4+ T细胞为主；ME-Macs表达MHCII增加，并呈现抗原呈递和白细胞迁移相关转录特征。清除ME-Macs可消除PD-αS诱导的ME中T细胞扩增。肠道T细胞可迁移至硬脑膜并参与CNS病理：VHD光转换小鼠和TCR测序显示，ME中扩增的T细胞可经血液迁移至硬脑膜，ME与硬脑膜T细胞存在克隆重叠；PD-αS注射后硬脑膜CD3+ T细胞增加。芬戈莫德抑制淋巴细胞流出可减轻SNpc多巴胺能神经元丢失。ME-Mac–T细胞交互依赖TGFβ1：scRNA-seq和NicheNet分析提示ME-Mac来源TGFβ1是调控ME T细胞扩增的关键配体；在ME-Macs中条件性敲除Tgfb1后，PD-αS不再诱导ME中T细胞扩增。靶向ME-Macs可改善病理与运动表型：抗CSF1R/抗CCR2定向清除ME-Macs后，PD-αS诱导的ENS和CNS αS病理减轻，脑干和纹状体T细胞扩增被阻止，SNpc多巴胺能神经元丢失减轻，加速Rotarod运动缺陷得到逆转。文章讨论部分将ME-Macs定位为体-first帕金森病中αS病理沿肠–脑轴起始和播散的早期细胞介质。作者认为， sporadic PD可能是遗传与环境因素共同作用的结果，而Braak分期和体-first假说提示αS病理可先见于ENS，再向脑干及中脑播散。本研究中3KL小鼠早期ENS αS病理伴随胃肠传输延迟，PD-αS肌层注射可诱导病理向脑干和SNpc传播并造成区域特异性多巴胺能神经元丢失，支持该模型用于研究肠–脑轴αS播散。作者强调，ME-Macs吞噬s129p+ αS后内溶酶体通路激活，但其本身可能提供促进蛋白聚集的微环境；定向清除ME-Macs可减少ENS和CNS的αS病理，提示ME-Macs不仅是清除者，也可能是早期病理调节者。讨论还重点阐述了ME-Mac–T细胞轴的意义。ME-Macs在αS病理下上调MHCII和抗原呈递、白细胞迁移相关通路，ME中CD4+ T细胞扩增，部分肠道T细胞可迁移至硬脑膜并进入CNS；TGFβ1被确定为ME-Mac调控T细胞扩增的关键介质。芬戈莫德减轻神经退行性变，支持T细胞 trafficking 参与αS介导的神经元损伤。作者同时指出若干局限和未来方向：ME-Mac清除策略也轻微影响嗜酸性粒细胞和单核细胞，特异性仍需优化；人类肠道αS聚集的内源性触发因素尚不明确；ME-Macs是将抗原直接呈递给T细胞还是通过树突状细胞间接 priming 尚未确定；T细胞进入CNS的具体入口和抗原特异性、TGFβ1下游T细胞分化命运等仍需研究。总体而言，文章提出靶向ME-Macs或其与T细胞互作可能为PD早期干预提供治疗思路，并可能作为早期免疫变化的生物标志物方向。内容来自公众号，可前往微信查看原文。