摘要
神经病理性疼痛是一种致残性慢性疼痛疾病，是主要临床挑战。研究显示，具有多效性的细胞因子白细胞介素-4（IL-4）可通过抑制脊髓背角（SDH）中CD11c+小胶质细胞（对疼痛缓解至关重要的小胶质细胞亚群）的数量增加，从而缓解坐骨神经横断（SpNT）小鼠模型的疼痛。此外，在疼痛不会自发缓解的坐骨神经损伤（SNI）模型中，CD11c+小胶质细胞的出现受阻，但鞘内注射IL-4能增加该细胞数量并缓解疼痛。本研究揭示了鞘内注射IL-4缓解神经损伤后疼痛的机制，并提供了证据表明IL-4通过增加具有镇痛功能的CD11c+小胶质细胞来改善神经病理性疼痛。
引言
神经病理性疼痛源于躯体感觉系统的损伤或疾病，由于现有治疗难以缓解慢性疼痛，开发有效疗法成为重大临床挑战。累积证据表明，周围神经损伤会引发神经系统内多种炎症反应，这对神经病理性疼痛的发展至关重要。特别是由巨噬细胞、背根神经节（DRG）细胞和脊髓背角（SDH）胶质细胞（主要为小胶质细胞和星形胶质细胞）产生的促炎细胞因子（如IL-1β、IL-6和TNFα）会调节初级传入感觉神经元和SDH神经元功能，导致疼痛信号传导通路兴奋性升高。与此同时，抗炎细胞因子在疼痛缓解中的作用受到关注，其中IL-4被证实可通过多种机制缓解疼痛。鞘内注射IL-4能预防机械性疼痛过敏的发展，并在疼痛发生后促进缓解。尽管已知脊髓IL-4具有显著治疗潜力，但其作用机制尚不清楚。
本研究使用两种神经病理性疼痛模型，发现鞘内注射IL-4在晚期阶段使小胶质细胞转变为CD11c+状态，而这一状态已被证实对行为性疼痛过敏的自发缓解至关重要。这一发现揭示了脊髓IL-4缓解已发生神经病理性疼痛的作用机制，并在临床前水平提供了证据：IL-4可诱导具有疼痛缓解功能的CD11c+小胶质细胞生成。
结果
鞘内IL-4治疗增加SDH中CD11c+小胶质细胞并缓解SpNT小鼠疼痛
为研究IL-4对神经病理性疼痛行为缓解的影响，我们采用SpNT模型（坐骨神经横断模型）。在神经损伤后第14天（后爪撤回阈值[PWT]下降，表明已形成机械性疼痛过敏）开始连续3天鞘内注射IL-4。结果显示IL-4显著提高了同侧后爪的PWT（对侧无明显变化），且镇痛效果可持续至末次注射后至少5天。既往研究显示，SpNT后SDH中出现的CD11c+小胶质细胞是疼痛行为自发缓解的关键，因此本研究聚焦于鞘内IL-4对SDH中CD11c+小胶质细胞的作用机制。在Itgax-Venus小鼠中，SpNT损伤后SDH同侧Venus+（CD11c+）细胞数量增加。这些细胞同时表达髓系细胞标志物IBA1和小胶质细胞标志物P2Y12R，确认其为小胶质细胞。研究发现鞘内注射IL-4可进一步增强CD11c+细胞的增加，但总小胶质细胞数量未发生显著变化。此外，IL-4未引起CD169+单核/巨噬细胞向SDH浸润，提示CD11c+小胶质细胞可能介导了IL-4的镇痛作用。
IL-4诱导的疼痛缓解需要脊髓CD11c+小胶质细胞
为验证CD11c+小胶质细胞是否为IL-4镇痛所必需，在Itgax-DTR-EGFP小鼠中通过鞘内注射白喉毒素（DTX）清除CD11c+小胶质细胞。结果显示，DTX注射消除了IL-4对机械性疼痛过敏的行为缓解作用，且通过免疫组化证实SDH中EGFP+（CD11c+）小胶质细胞被有效清除。此外，在雌性小鼠中IL-4的镇痛作用同样依赖CD11c+小胶质细胞。通过腹腔注射低剂量DTX选择性清除DRG中的CD11c+细胞，发现DRG中CD11c+细胞的减少对IL-4的镇痛效果无显著影响。这些数据表明，脊髓CD11c+小胶质细胞是鞘内IL-4发挥镇痛作用的必要因素。
SNI模型中CD11c+小胶质细胞出现受阻
在SNI模型（胫神经和腓总神经结扎但保留腓肠神经）中，疼痛过敏状态长期持续且不自发缓解。研究发现SNI模型SDH中CD11c+小胶质细胞数量显著低于SpNT模型，且IGF1（CD11c+小胶质细胞中高表达且对疼痛缓解必要的因子）mRNA表达水平也较低。定量分析显示，SNI模型SDH组织匀浆中的IGF1表达未显著增加。此外，在分选的CD11chigh小胶质细胞中，SNI模型的IGF1表达显著低于SpNT模型。这些数据提示，SNI模型中CD11c+小胶质细胞的出现受阻及其IGF1表达降低可能是其疼痛持续的原因。
IL-4通过CD11c+小胶质细胞和IGF1依赖机制缓解SNI诱发疼痛
研究进一步验证IL-4是否能增加SNI模型的CD11c+小胶质细胞并缓解疼痛。结果显示，鞘内注射IL-4显著增加SDH中CD11c+小胶质细胞数量，且这些细胞均表达IBA1和P2Y12R。行为学实验显示，IL-4显著缓解SNI诱发的机械性疼痛过敏。通过鞘内注射DTX清除CD11c+小胶质细胞，发现IL-4的镇痛作用被消除。此外，在Cx3cr1CreERT2/+;Igf1flox/flox小鼠中，IL-4的镇痛效果在IGF1基因敲除后消失。综上，鞘内注射IL-4在SNI模型中表现出疼痛缓解作用，且该作用依赖CD11c+小胶质细胞和IGF1。
讨论
本研究首次证明CD11c+小胶质细胞是鞘内注射IL-4诱导疼痛过敏缓解的关键靶点。药理学效应可能通过IL-4直接作用于脊髓小胶质细胞（因IL-4受体α链在神经损伤后主要在小胶质细胞中表达）实现。STAT6激活和体外培养小胶质细胞实验进一步支持这一机制。此外，IL-4通过改变小胶质细胞状态而非增殖CD11c+细胞来缓解疼痛。虽然IL-4在SDH对侧也增加CD11c+细胞，但对侧疼痛阈值未改变，提示CD11c+小胶质细胞及其因子（尤其是IGF1）仅对病理性疼痛敏感。
本研究还发现，SNI模型中CD11c+小胶质细胞的出现受阻，这可能是其疼痛持续的原因。尽管总小胶质细胞数量正常，但向CD11c+状态转化的信号可能受损。然而，鞘内IL-4仍能诱导CD11c+小胶质细胞出现并发挥镇痛作用，表明SNI模型中小胶质细胞保留了响应IL-4的能力。这些数据拓宽了CD11c+小胶质细胞在神经病理性疼痛治疗中的潜在应用。
IL-4通过增加CD11c+小胶质细胞缓解疼痛的机制，为通过分子靶向调控小胶质细胞亚群的治疗策略提供了新方向。然而，鉴于IL-4与过敏反应的关联，需进一步探索其诱导小胶质细胞转化的具体信号通路，以发现更安全的治疗靶点。此外，CD11c+小胶质细胞在阿尔茨海默病、肌萎缩侧索硬化症等中枢神经系统疾病中的作用也值得深入研究。
【全文结束】
