《Nature Communications》：Dysregulated mast cell activation induced by diabetic milieu exacerbates the progression of diabetic peripheral neuropathy in mice
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糖尿病周圍神經病變（DPN）是糖尿病常見并發癥，治療手段有限。研究人員開展了 DPN 相關細胞機制的研究，發現肥大細胞在 DPN 患者神經組織中增多，其異常激活會加重神經損傷。該研究為 DPN 治療提供了新靶點。
在糖尿病的世界里，糖尿病周圍神經病變（DPN）就像一個隱藏的 “殺手”，悄悄地威脅著眾多糖尿病患者的健康。超過 60% 的糖尿病患者在一生中都可能受到它的困擾，它不僅嚴重降低患者的生活質量，延長住院時間，甚至可能導致患者不得不面對下肢截肢的悲慘結局。
目前，DPN 的治療面臨著諸多困境。雖然有一些藥物可以用于緩解癥狀，但這些藥物大多只是針對疼痛進行管理，缺乏能夠真正改變疾病進程的有效療法。而且，這些治療方法在很多患者身上效果不佳，還可能對健康組織產生非特異性毒性。更重要的是，我們對 DPN 發病機制的了解還不夠深入，尤其是不同細胞類型在其中所起的作用，這就像一座尚未完全探索的神秘島嶼，充滿了未知。
為了揭開這座 “島嶼” 的神秘面紗，上海交通大學醫學院附屬上海第六人民醫院的研究人員勇挑重擔，展開了深入研究。他們的研究成果發表在《Nature Communications》上，為我們帶來了新的希望。
研究人員首先利用 10x Genomics 單細胞測序技術，對 4 名 DPN 患者和 3 名創傷性肢體截肢（TLA）患者的脛神經進行了分析。這一技術就像是給神經細胞拍了一張高清 “照片”，讓研究人員能夠清晰地看到不同細胞的 “真面目” 和它們的基因表達情況。通過這張 “照片”，研究人員發現 DPN 患者神經組織中的肥大細胞數量明顯增加，而且這些肥大細胞的基因表達也發生了顯著變化，與炎癥反應、ERK1/2 相關通路以及白細胞趨化等過程密切相關。
為了進一步探究肥大細胞在 DPN 發病過程中的作用，研究人員建立了小鼠 DPN 模型。他們利用KitW?sh/w?sh小鼠，這種小鼠由于 c-Kit 啟動子區域的倒位突變，體內沒有成熟的肥大細胞。研究人員給這些小鼠和正常野生型（WT）小鼠注射鏈脲佐菌素（STZ）誘導糖尿病。結果發現，肥大細胞缺陷的小鼠在注射 STZ 后，神經傳導速度（NCV）下降的程度明顯比 WT 小鼠輕，這表明肥大細胞的缺失能夠減輕神經損傷。而且，肥大細胞缺陷的小鼠神經組織中的軸突密度和施萬細胞數量也有所增加，髓鞘化軸突的數量也更多，這說明肥大細胞在神經軸突退化和脫髓鞘過程中起到了重要的推動作用。
研究人員還發現，肥大細胞缺陷能夠減輕 DPN 誘導的神經炎癥。在 DPN 患者的神經組織中，炎癥反應明顯增強，而肥大細胞缺失后，神經組織中髓樣白細胞的浸潤減少，炎癥因子 IL-1β 和 TNF-α 的水平也降低了，這就像是給炎癥反應踩了一腳 “剎車”，讓神經組織的炎癥狀態得到了緩解。
在體外實驗中，研究人員模擬了糖尿病的高糖（HG）環境，給骨髓來源的肥大細胞提供高濃度的葡萄糖進行培養。結果發現，HG 環境能夠激活肥大細胞，使其發生脫顆�，F象，釋放出組胺、類胰蛋白酶和炎癥因子等。這些物質就像 “小炸彈” 一樣，對周圍的神經細胞造成了傷害。研究人員還發現，HG 環境會損害肥大細胞的線粒體功能，導致線粒體數量減少、活性氧（ROS）生成增加，同時還會增加細胞的糖酵解水平，改變細胞的代謝表型。
進一步的研究揭示，HG 環境會通過 GLUT3-ERK1/2-mTOR 通路導致肥大細胞內質網應激。GLUT3 是一種葡萄糖轉運蛋白，在 HG 環境下，肥大細胞中 GLUT3 的表達增加，它就像一個 “搬運工”，幫助細胞攝取更多的葡萄糖。然而，這卻引發了一系列連鎖反應，導致 ERK1/2 磷酸化激活，進而激活 mTOR 通路，最終引起內質網應激。內質網應激會使肥大細胞的代謝功能紊亂，進一步加劇細胞的脫顆粒和炎癥反應。
總的來說，這項研究明確了肥大細胞在 DPN 進展中的關鍵作用。肥大細胞在糖尿病微環境的刺激下，通過多種機制導致神經損傷和炎癥反應加劇，推動了 DPN 的發展。這一發現為 DPN 的治療提供了全新的靶點，未來可以針對肥大細胞及其相關通路開發精準的治療方法，有望為 DPN 患者帶來更有效的治療手段，改善他們的生活質量。
研究人員在開展研究時，用到了以下幾個主要關鍵技術方法：單細胞測序，用于分析 DPN 和 TLA 患者神經組織的細胞組成和基因表達差異；構建動物模型，利用KitW?sh/w?sh小鼠和 STZ 誘導的糖尿病小鼠模型研究肥大細胞的作用；免疫組化等檢測技術，檢測神經組織中相關蛋白的表達和細胞的變化情況。
研究結果如下：
- 細胞異質性研究：通過單細胞測序發現 DPN 患者脛神經組織中肥大細胞比例增加，且其基因表達與炎癥反應等相關。
- 肥大細胞對 DPN 發病的影響：建立小鼠模型研究表明，肥大細胞缺失可減輕神經損傷、改善軸突密度和施萬細胞數量，揭示其在神經退化中的病理作用。
- 肥大細胞與神經炎癥關系：發現肥大細胞缺失能減少神經組織中髓樣白細胞浸潤和炎癥因子水平，緩解神經炎癥。
- HG 環境對肥大細胞的影響：體外實驗顯示，HG 環境可激活肥大細胞使其脫顆粒，釋放炎癥因子，還會損害線粒體功能、改變代謝表型。
- HG 環境影響肥大細胞的機制：研究表明，HG 環境通過 GLUT3-ERK1/2-mTOR 通路導致肥大細胞內質網應激，加劇代謝紊亂和脫顆粒。
在研究結論和討論部分，研究人員指出，他們的研究首次揭示了 DPN 患者周圍神經中肥大細胞增多與神經損傷和炎癥的關系。雖然目前的研究還存在一些局限性，比如沒有明確肥大細胞在 DPN 發病初期的作用，也不清楚它們是如何被招募到神經組織中的，但這一研究為深入了解 DPN 的發病機制提供了重要線索，為未來開發針對 DPN 的新型治療方法奠定了基礎，具有重要的理論和臨床意義。
