發(fā)現(xiàn)交感神經(jīng)調(diào)控皮膚駐留記憶T細胞免疫監(jiān)視新機制的研究

2026年1月29日，西湖大學生命科學學院張兵教授與醫(yī)學院周挺教授團隊在Cell上聯(lián)合發(fā)表題為“Sympathetic-epithelial crosstalk governs tissue-resident memory T cell immunosurveillance in the skin”的研究論文。該研究首次完整揭示交感神經(jīng)通過NE-ADRB2信號軸調(diào)控表皮角質(zhì)形成細胞（Keratinocytes，KCs）CXCL16的表達，持續(xù)動態(tài)調(diào)節(jié)皮膚CD8⁺組織駐留記憶T細胞的規(guī)模與功能，從而調(diào)控皮膚的免疫監(jiān)視強度。該研究通過闡述“神經(jīng)-上皮-免疫”調(diào)控軸，建立了精神壓力反應與局部組織免疫穩(wěn)態(tài)間的機制連接，為屏障組織免疫監(jiān)視的調(diào)控提供了全新視角，也為神經(jīng)-免疫抗腫瘤、抗感染及自身免疫疾病干預提供了實驗依據(jù)與潛在靶點。

南模生物為該研究提供了Trpv1-IRES-Cre（目錄號：NM-KI-200139）小鼠模型。

CD8⁺組織駐留記憶T細胞（Tissue-resident memory T cells, T_RMs）是屏障免疫重要的前哨細胞，其長期定植于毛囊間表皮與毛囊上部，無需依賴循環(huán)即可對局部抗原再暴露作出快速應答，并分泌IFN-γ、TNF-α等效應因子啟動“感知-警報”機制與免疫級聯(lián)反應。T_RM的免疫功能與其豐度緊密相關，儲備充足的T_RM可保證局部強力的免疫保護，而T_RM數(shù)量不足則容易導致病原擴散或腫瘤逃逸。

臨床證據(jù)顯示，腫瘤內(nèi)CD69⁺ CD103⁺ CD8⁺ T_RM樣細胞密度與黑色素瘤等多種惡性腫瘤患者預后改善正相關。外周神經(jīng)系統(tǒng)是腸道、皮膚等屏障免疫的重要調(diào)節(jié)樞紐，其中交感神經(jīng)與免疫細胞交互密切，可發(fā)揮炎癥調(diào)控與組織穩(wěn)態(tài)維持的功能。然而，CD8⁺ T_RM是否受神經(jīng)調(diào)控、以及如何響應快速變化的神經(jīng)輸出尚不明確。

針對上述科學問題，研究團隊做了以下研究：
1 抑制交感神經(jīng)顯著增加皮膚CD8⁺ T_RM細胞豐度
為探究皮膚CD8⁺ T_RM細胞是否受外周神經(jīng)信號影響，研究團隊檢測了其與上皮細胞和交感神經(jīng)（皮膚中一種主要的外周神經(jīng)類型）的相對分布。結(jié)果表明，CD8⁺ T_RM細胞主要位于毛囊間表皮和毛囊上部（約90%），與交感神經(jīng)無直接接觸（圖1A）。進一步分析顯示，CD8⁺ T_RM細胞分布于貫穿皮膚上皮的密集交感神經(jīng)網(wǎng)絡中（圖1C）。為明確皮膚交感信號是否對CD8⁺ T_RM產(chǎn)生影響，研究團隊使用6-羥基多巴胺（6-OHDA，一種選擇性神經(jīng)毒素）消除皮膚中的交感神經(jīng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，皮膚中CD8⁺ T_RM細胞的數(shù)量在表皮區(qū)顯著增加，真皮區(qū)也有輕度上升（圖1D-E）。以上數(shù)據(jù)表明，皮膚交感神經(jīng)雖不與CD8⁺ T_RM 細胞直接接觸，但在其數(shù)量調(diào)控上發(fā)揮重要作用。
 

圖1. 交感神經(jīng)消融可增加皮膚中的CD8⁺ T_RM細胞

為驗證來自交感神經(jīng)的神經(jīng)元信號是否影響皮膚CD8⁺ T_RM細胞，研究團隊利用化學遺傳學（Designer receptors exclusively activated by designer drugs，DREADD）干預（腹腔注射氯氮平-N-氧化物（CNO））系統(tǒng)性抑制Gi-DREADD小鼠交感活動（圖2A），結(jié)果發(fā)現(xiàn)Gi-DREADD小鼠CD8⁺ T細胞數(shù)量顯著增加，并于2周內(nèi)恢復至基線水平（圖2B-C）。（點擊了解更多化學遺傳操控技術：化學遺傳操控小鼠：DREADDs與CNO的完美組合）流式細胞術分析顯示，擴增的細胞群主要為CD69⁺ CD103⁺ CD8⁺ T_RM（圖2D）。

進一步對這些T_RM細胞進行表征分析，結(jié)果表明，在對照組和Gi-DREADD小鼠，均以CD8⁺ T_RM細胞為主，經(jīng)典駐留標志物和轉(zhuǎn)錄因子Cd69、Itgae（CD103）、Znf683（Hobit）、Cxcr6、Itgal（LFA-1）和Nr4a1高表達，Ccr7、Klrg1、Sell（CD62L）和S1pr1表達水平較低（圖2E）。以上結(jié)果表明，化學遺傳學交感神經(jīng)沉默可導致皮膚CD8⁺ T_RM細胞可逆性激增，而不明顯改變其身份或功能狀態(tài)。

為進一步探究 CD8⁺ T_RM細胞的增加是否依賴于皮膚局部而非全身性的交感神經(jīng)信號。研究團隊在Gi-DREADD小鼠背部一側(cè)區(qū)域及對側(cè)鏡像區(qū)域分別皮內(nèi)注射CNO與生理鹽水（圖2F）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，局部注射CNO部位的 CD8⁺ T_RM細胞密度顯著增加（圖2F）。以上結(jié)果表明，局部抑制皮膚中的交感神經(jīng)信號足以誘導 CD8⁺ T_RM細胞擴增（圖2G）。

圖2. 抑制皮膚交感神經(jīng)信號可增加皮膚CD8⁺T_RM豐度

2 交感-上皮通訊調(diào)節(jié)局部CD8⁺ T_RM細胞豐度
交感神經(jīng)釋放去甲腎上腺素（NE），與靶細胞上的腎上腺素能受體結(jié)合，激活下游信號通路，調(diào)節(jié)各種細胞過程（圖3A）。為測試局部抑制皮膚中的NE-腎上腺素能受體信號是否模擬了交感神經(jīng)抑制對CD8⁺ T_RM細胞的影響，研究團隊在小鼠背部一側(cè)皮膚注射納多洛爾（一種靶向β1和β2腎上腺素能受體的β受體阻滯劑），結(jié)果顯示，納多洛爾處理顯著增加了注射部位的CD8⁺ T_RM細胞數(shù)量，并在約1周內(nèi)恢復至基線水平（圖3B）。以上結(jié)果表明，通過β-腎上腺素能受體的局部NE信號傳導限制了皮膚中CD8⁺ T_RM細胞的積累。

為進一步確定皮膚中NE調(diào)節(jié)CD8⁺ T_RM細胞的靶細胞，研究團隊通過單細胞轉(zhuǎn)錄組測序分析皮膚主要細胞的腎上腺素能受體表達譜，發(fā)現(xiàn)β2-腎上腺素能受體（Adrb2）表達最為顯著（圖3C）NE是否通過ADRB2信號直接作用于免疫細胞來調(diào)節(jié)CD8⁺ T_RM細胞？為驗證這一點，研究團隊在T細胞、調(diào)節(jié)性T細胞、樹突狀細胞，及其他髓樣細胞中分別敲除Adrb2，結(jié)果顯示，皮膚CD8⁺ T_RM細胞數(shù)量均未改變（圖3E-F）。以上結(jié)果表明，交感神經(jīng)信號并非通過直接靶向T細胞或間接通過髓樣細胞來調(diào)節(jié)CD8⁺ T_RM細胞豐度。

鑒于Adrb2在表皮角質(zhì)形成細胞中表達水平最高（圖3C），研究團隊發(fā)現(xiàn)部分交感神經(jīng)末梢延伸至表皮基底層附近，形成富含突觸小泡的類突觸結(jié)構，表明交感神經(jīng)具備向KC遞送NE的結(jié)構基礎（圖3G-I）。

為研究交感神經(jīng)與表皮角質(zhì)形成細胞之間的NE-ADRB2信號是否調(diào)節(jié)皮膚CD8⁺ T_RM細胞豐度，研究團隊構建了K14^rtTA; TetO^Cre; Adrb2^fl/fl 小鼠，該小鼠可在多西環(huán)素誘導下特異性刪除角質(zhì)形成細胞中的Adrb2。結(jié)果表明，在多西環(huán)素誘導KC Adrb2特異性敲除小鼠模型中皮膚CD8⁺ T_RM顯著增加，且皮內(nèi)注射NE未能逆轉(zhuǎn)這一表型（圖3J-K）。以上結(jié)果表明，皮膚交感神經(jīng)通過ADRB2向表皮角質(zhì)形成細胞發(fā)出信號，從而間接調(diào)節(jié)局部CD8⁺ T_RM細胞豐度（圖3L）。

圖3. 交感神經(jīng)-上皮通訊調(diào)控局部CD8⁺T_RM豐度

3 交感神經(jīng)抑制增強循環(huán)T細胞向皮膚的募集
隨后研究團隊進一步探究了交感神經(jīng)抑制后CD8⁺ T_RM細胞增加的機制。一種可能是當交感神經(jīng)張力降低時，現(xiàn)有的T_RM細胞在原位增殖（圖4A）。為驗證此假設，研究團隊使用5-乙炔基-2’-脫氧尿苷（EdU）標記CNO處理的Gi-DREADD及對照組小鼠增殖的CD8⁺ T_RM，發(fā)現(xiàn)EdU⁺ CD8⁺ T_RM比例無顯著變化（圖4B），排除組織內(nèi)T_RM原位增殖的可能。

另一種可能是交感神經(jīng)抑制增強了T細胞從循環(huán)進入皮膚的募集。為驗證此猜想，研究團隊將CFSE標記的活化OT-1 CD8⁺ T細胞靜脈轉(zhuǎn)移至對照和Gi-DREADD小鼠，發(fā)現(xiàn)Gi-DREADD小鼠皮膚中CFSE⁺ CD8⁺ T細胞數(shù)量顯著增加（圖4C）。且經(jīng)皮免疫免疫7周后Gi-DREADD小鼠皮膚中OT-1 CD8⁺ T_RM細胞顯著增加（圖4D），表明在免疫應答期間短暫抑制交感神經(jīng)信號，可驅(qū)動建立更大、更持久的抗原特異性CD8⁺ T_RM細胞庫。在T_CM和T_EM共轉(zhuǎn)移實驗中，Gi-DREADD小鼠皮膚中兩種記憶亞型數(shù)量均增加，但T_EM歸巢效率更高，并優(yōu)先定位于表皮，上調(diào)CD103和CD69（圖4E-4G）。綜上所述，交感神經(jīng)抑制通過增強循環(huán)T細胞向皮膚的募集而不影響其原為增殖，從而增加了CD8⁺ T_RM 細胞的豐度。
 

圖4. 交感神經(jīng)抑制增強循環(huán)T細胞向皮膚的募集

4 上皮源性信號調(diào)控CD8⁺ T_RM細胞形成
為探究角質(zhì)形成細胞中ADRB2信號缺失如何導致CD8⁺ T_RM細胞增加，研究團隊對Gi-DREADD和對照組小鼠分選的表皮角質(zhì)形成細胞進行轉(zhuǎn)錄組測序，發(fā)現(xiàn)交感神經(jīng)抑制后Cxcl16增加最為顯著（圖5B）。免疫熒光染色證實Gi-DREADD小鼠表皮中CXCL16蛋白水平升高（圖5C），且CD8⁺ T細胞常分布于CXCL16高表達的表皮區(qū)域附近（圖5E）。

為驗證CXCL16在交感神經(jīng)抑制增強T細胞募集中的作用，研究團隊將Cxcr6^-/- 與野生型活化CD8⁺ T細胞等比例混合后轉(zhuǎn)移至對照或Gi-DREADD小鼠。結(jié)果顯示，Gi-DREADD小鼠皮膚中野生型T細胞數(shù)量顯著高于Cxcr6^-/- T細胞（圖5G），表明T細胞募集的增強依賴于CXCR6-CXCL16 軸。

進一步通過抗體阻斷或基因敲除驗證其必要性。在Gi-DREADD小鼠中皮內(nèi)注射CXCL16阻斷抗體，完全消除了CNO處理后CD8⁺ T_RM細胞的增加（圖5H）。在角質(zhì)形成細胞特異性Cxcl16缺失小鼠中，交感神經(jīng)抑制同樣未能增加CD8⁺ T_RM細胞（圖5I-5J）。以上結(jié)果表明，角質(zhì)形成細胞來源的CXCL16是交感神經(jīng)抑制誘導CD8⁺ T_RM擴增所必需的下游效應因子。此外，交感神經(jīng)抑制還顯著上調(diào)了TGF-β、E-鈣粘蛋白、IL-7等多個與T_RM發(fā)育相關的因子（圖5L）。在鼻黏膜和肺氣道等其他屏障組織中，觀察到交感神經(jīng)抑制后CXCL16表達升高及CD8⁺ T_RM細胞增加（圖5M）。以上結(jié)果表明，神經(jīng)-上皮-免疫軸在多個屏障組織中發(fā)揮作用。

圖5. 上皮來源信號調(diào)控CD8⁺ T_RM的形成

5 交感神經(jīng)抑制增強皮膚局部癌癥免疫監(jiān)視
為探究交感神經(jīng)抑制能否增強局部抗腫瘤免疫，研究團隊采用經(jīng)皮黑色素瘤移植模型，將B16細胞接種于小鼠皮膚上皮（圖6A）。結(jié)果顯示，接種造模6周后，交感神經(jīng)抑制組無瘤小鼠比例較對照組翻倍（圖6B），其皮膚上皮中CD8⁺ T_RM細胞與黑色素瘤細胞共存，提示存在持續(xù)的免疫監(jiān)視或細胞毒性活性（圖6C）。T_RM密度與上皮中腫瘤細胞數(shù)量呈負相關（圖6D）。在發(fā)生腫瘤的小鼠中，交感神經(jīng)抑制組腫瘤體積更�。▓D6F），存活率從約30%提升至70%（圖6G）。為驗證CXCL16在腫瘤保護中的作用，團隊在移植模型中聯(lián)合使用CXCL16阻斷抗體。結(jié)果顯示，阻斷CXCL16完全消除了交感神經(jīng)抑制帶來的無瘤比例升高、腫瘤生長減緩及存活率改善（圖6H-6J）。以上結(jié)果表明，交感神經(jīng)抑制通過上調(diào)CXCL16擴增局部CD8⁺ T_RM細胞，從而增強皮膚黑色素瘤免疫監(jiān)視。

圖6. 交感神經(jīng)抑制增強皮膚局部癌癥免疫監(jiān)視

6 增強的交感神經(jīng)活性減弱皮膚CD8⁺ T_RM細胞的形成
為探究增強的交感神經(jīng)信號能否減少CD8⁺ T_RM細胞，研究團隊采用CNO處理Gq-DREADD小鼠以局部激活交感神經(jīng)后，發(fā)現(xiàn)皮膚CD8⁺ T_RM顯著減少（圖7A）。皮內(nèi)注射去甲腎上腺素（NE）或β-腎上腺素能激動劑異丙腎上腺素同樣減少了局部T_RM細胞（圖7B-C），表明NE-ADRB2信號介導了T_RM的減少。機制研究發(fā)現(xiàn)，NE注射后表皮CXCL16表達顯著下降（圖7D），體外培養(yǎng)的角質(zhì)形成細胞及人皮膚組織中NE處理均下調(diào)CXCL16和TGF-β3表達（圖7E-7G）。阻斷CXCL16可模擬交感激活的T_RM減少效應（圖7H），而重組CXCL16蛋白與NE共注射則挽救了T_RM數(shù)量的下降（圖7I）。以上結(jié)果表明，交感激活通過下調(diào)上皮CXCL16減少皮膚T_RM細胞。

在生理層面，樹脂毒素（RTX）誘導的急性應激樣交感激活導致皮膚T_RM減少，該效應可被交感神經(jīng)消融或Gi-DREADD抑制所消除（圖7J）。功能上，RTX處理顯著加速了經(jīng)皮接種B16黑色素瘤的進展（圖7K）。以上結(jié)果表明，急性應激誘導的交感神經(jīng)過度激活通過下調(diào)CXCL16削弱皮膚T_RM池，損害對黑色素瘤的免疫監(jiān)視。
 

圖7. 交感神經(jīng)信號增強可抑制皮膚CD8⁺ T_RM的形成

總的來說，本研究首次揭示“交感神經(jīng)-上皮-免疫”三譜系調(diào)控軸是皮膚CD8⁺ T_RM的核心調(diào)節(jié)機制，明確NE-ADRB2-CXCL16-CXCR6是核心調(diào)控通路。具體而言，皮膚交感神經(jīng)通過NE-ADRB2信號通路抑制KC表達CXCL16，從而限制循環(huán)T細胞向表皮的招募與駐留，對局部T_RM池規(guī)模施加“制動”效應。本研究不僅闡明了神經(jīng)系統(tǒng)通過穩(wěn)定作用于上皮細胞以遠程設定組織免疫基線的全新機制，更揭示了應激狀態(tài)下局部免疫監(jiān)視受損的分子基礎，為增強疫苗免疫效力、提升抗腫瘤免疫效能及干預自身免疫疾病提供了潛在策略。這些發(fā)現(xiàn)深化了對屏障組織中神經(jīng)-上皮-免疫協(xié)同調(diào)控的理解，也為腫瘤免疫神經(jīng)維度干預提供了新的依據(jù)。

圖8. 研究模式圖

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