小胶质细胞在创伤性脑损伤(TBI)后神经炎症的进展中起着关键作用。白介素-3(IL-3)作为一个重要的调控因子,但其通过小胶质细胞对TBI后神经炎症的影响尚不明确。
2026年3月31日,山东大学宁斌唯一通讯在Advanced Science(IF=14.1)在线发表题为IL-3 Modulates Microglia Polarization and Attenuates Neuroinflammation in Traumatic Brain Injury的研究论文。
本研究旨在探讨IL-3缓解TBI后小胶质细胞介导的神经炎症的潜在作用。利用ABplex多指标流式关节分析检测炎症因子,结果显示,伴有头痛症状的TBI患者脑脊液中IL-3水平显著升高,而外周血中IL-3水平无明显变化。
在大鼠TBI模型中,脑内给予外源性IL-3可减轻神经炎症并促进神经功能恢复。机制研究表明,过氧化物还原酶1(PRDX1)是IL-3在小胶质细胞中的作用靶点。值得注意的是,特异性敲低小胶质细胞中的PRDX1后,IL-3对TBI大鼠的神经保护作用完全消失。
综上所述,本实验研究证实,IL-3可通过调控小胶质细胞极化表型转化,作为关键调控分子抑制神经炎症。IL-3通过IL-3受体(IL-3R)募集PRDX1,调节小胶质细胞极化,进而改善TBI大鼠的神经功能与预后。因此,IL-3有望成为创伤性脑损伤的新型治疗靶点。
创伤性脑损伤(TBI)是指头部受到外部机械力作用导致的脑组织损伤。TBI在病理生理上复杂且多面,通常分为原发和继发损伤。原发性损伤指创伤瞬间发生的初始机械性损害。机械损伤发生后,数分钟内即启动一系列细胞与生化改变,最终引发继发性损伤。越来越多证据表明,持续且过度的继发性损伤会阻碍神经保护与修复过程,导致 TBI 后神经功能恢复延迟且效果有限。在此过程中,神经炎症是核心病理环节。
尽管临床前研究显示抗炎药物可改善 TBI 动物模型的预后,但随机对照临床试验结果却并不理想。因此,寻找能够恢复促炎与抗炎反应平衡的新靶点,对开发新型治疗手段、改善 TBI预后至关重要。
小胶质细胞是中枢神经系统(CNS)主要的固有免疫细胞,也是 CNS 损伤后神经炎症反应的核心介导者。基于单细胞测序与单细胞质谱流式技术,研究已在健康与疾病脑组织中鉴定出多种小胶质细胞状态。调控神经炎症是目前应用最广泛的治疗策略之一,其核心思路是通过药物或其他方式干预小胶质细胞活化状态,减少有害炎症因子释放,从而减轻神经元损伤。
白细胞介素-3(IL-3)是一种集落刺激因子,其下游效应通过与白细胞介素-3受体(IL-3R)结合介导。IL-3可影响小胶质细胞的转录、形态与功能编程,使其具备急性免疫应答能力并提高迁移活性。IL-3参与调控多种炎症反应。IL-3还可通过调控Foxp3+调节性T细胞发育缓解胶原诱导性关节炎。
IL-3在中枢神经系统中发挥了独特作用。既往研究表明,IL-3与GM-CSF可通过作用于骨髓来源炎症细胞(BINCs)改善TBI。尽管初步结果提示IL-3在TBI中具有治疗潜力,但其具体机制仍不明确,且IL-3能否调控TBI中小胶质细胞极化尚未可知。目前TBI相关研究主要集中于损伤机制与药理机制,继发性脑损伤的治疗靶点是研究热点。近期临床证据显示,促红细胞生成素(EPO)、孕酮等药物未表现出预期的神经保护作用,凸显了寻找新型靶向治疗药物的迫切性与研究必要性。
过氧化物还原酶1(PRDX1)是PRDX家族成员,作为经典抗氧化酶,可清除ROS并抑制氧化应激诱导的细胞损伤,从而发挥抗氧化保护作用。PRDX1对调控CNS内多种驻留细胞的存活、炎症反应与氧化应激水平至关重要。核因子E2相关因子2(NRF2)是PRDX1的主要下游效应分子之一,参与炎症反应、代谢过程、细胞增殖等多种氧化应激相关分子事件。
NRF2是内源性抗氧化防御系统的关键调控分子,可在脑内氧化应激刺激下由活化小胶质细胞表达。既往研究表明,PRDX1可通过激活NRF2/HO-1信号通路改善压力过载诱导的心肌肥厚与心力衰竭。NRF2缺失与炎症反应增强相关,而其上调则可抑制NF-κB介导的促炎与免疫应答。
NRF2可增强抗氧化能力并中和ROS,从而减少ROS介导的NF-κB激活。目前PRDX1与TBI的关联尚未见报道,因此探究PRDX1在TBI中的作用有望为治疗干预提供新靶点。
IL-3通过NRF2调控NF-κB通路,抑制小胶质的炎症反应(摘自Advanced Science)
本研究发现,IL-3可通过IL-3R增强PRDX1募集,调控小胶质细胞极化并抑制神经炎症,进而改善TBI后的神经功能恢复与预后。结果显示,在TBI大鼠模型脑内给予外源性IL-3可显著改善神经功能与预后。
机制上,IL-3促进IL-3R向PRDX1募集,进而调控KEAP1-NRF2-HO-1/NF-κB通路。本研究证实IL-3是小胶质细胞极化的关键调控因子,有望成为TBI的新型治疗策略。上述发现为阐明TBI发病机制提供了新视角,并为其治疗提供新思路。
原文链接:https://doi.org/10.1002/advs.202504511