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

2026年1月29日，西湖大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院張兵教授與醫(yī)學(xué)院周挺教授團(tuán)隊(duì)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(hào)軸調(diào)控表皮角質(zhì)形成細(xì)胞（Keratinocytes，KCs）CXCL16的表達(dá)，持續(xù)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)皮膚CD8⁺組織駐留記憶T細(xì)胞的規(guī)模與功能，從而調(diào)控皮膚的免疫監(jiān)視強(qiáng)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(yīng)與局部組織免疫穩(wěn)態(tài)間的機(jī)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(yù)提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)與潛在靶點(diǎn)。

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

CD8⁺組織駐留記憶T細(xì)胞（Tissue-resident memory T cells, T_RMs）是屏障免疫重要的前哨細(xì)胞，其長(zhǎng)期定植于毛囊間表皮與毛囊上部，無需依賴循環(huán)即可對(duì)局部抗原再暴露作出快速應(yīng)答，并分泌IFN-γ、TNF-α等效應(yīng)因子啟動(dòng)“感知-警報(bào)”機(jī)制與免疫級(jí)聯(lián)反應(yīng)。T_RM的免疫功能與其豐度緊密相關(guān)，儲(chǔ)備充足的T_RM可保證局部強(qiáng)力的免疫保護(hù)，而T_RM數(shù)量不足則容易導(dǎo)致病原擴(kuò)散或腫瘤逃逸。

臨床證據(jù)顯示，腫瘤內(nèi)CD69⁺ CD103⁺ CD8⁺ T_RM樣細(xì)胞密度與黑色素瘤等多種惡性腫瘤患者預(yù)后改善正相關(guān)。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(xì)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(yīng)快速變化的神經(jīng)輸出尚不明確。

針對(duì)上述科學(xué)問題，研究團(tuán)隊(duì)做了以下研究：
1 抑制交感神經(jīng)顯著增加皮膚CD8⁺ T_RM細(xì)胞豐度
為探究皮膚CD8⁺ T_RM細(xì)胞是否受外周神經(jīng)信號(hào)影響，研究團(tuán)隊(duì)檢測(cè)了其與上皮細(xì)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(duì)分布。結(jié)果表明，CD8⁺ T_RM細(xì)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(jìn)一步分析顯示，CD8⁺ T_RM細(xì)胞分布于貫穿皮膚上皮的密集交感神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中（圖1C）。為明確皮膚交感信號(hào)是否對(duì)CD8⁺ T_RM產(chǎn)生影響，研究團(tuán)隊(duì)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(xì)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(xì)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(xì)胞

為驗(yàn)證來自交感神經(jīng)的神經(jīng)元信號(hào)是否影響皮膚CD8⁺ T_RM細(xì)胞，研究團(tuán)隊(duì)利用化學(xué)遺傳學(xué)（Designer receptors exclusively activated by designer drugs，DREADD）干預(yù)（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(dòng)（圖2A），結(jié)果發(fā)現(xiàn)Gi-DREADD小鼠CD8⁺ T細(xì)胞數(shù)量顯著增加，并于2周內(nèi)恢復(fù)至基線水平（圖2B-C）。（點(diǎn)擊了解更多化學(xué)遺傳操控技術(shù)：化學(xué)遺傳操控小鼠：DREADDs與CNO的完美組合）流式細(xì)胞術(shù)分析顯示，擴(kuò)增的細(xì)胞群主要為CD69⁺ CD103⁺ CD8⁺ T_RM（圖2D）。

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

為進(jìn)一步探究 CD8⁺ T_RM細(xì)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(hào)。研究團(tuán)隊(duì)在Gi-DREADD小鼠背部一側(cè)區(qū)域及對(duì)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(xì)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(hào)足以誘導(dǎo) CD8⁺ T_RM細(xì)胞擴(kuò)增（圖2G）。

圖2. 抑制皮膚交感神經(jīng)信號(hào)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(xì)胞豐度
交感神經(jīng)釋放去甲腎上腺素（NE），與靶細(xì)胞上的腎上腺素能受體結(jié)合，激活下游信號(hào)通路，調(diào)節(jié)各種細(xì)胞過程（圖3A）。為測(cè)試局部抑制皮膚中的NE-腎上腺素能受體信號(hào)是否模擬了交感神經(jīng)抑制對(duì)CD8⁺ T_RM細(xì)胞的影響，研究團(tuán)隊(duì)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(xì)胞數(shù)量，并在約1周內(nèi)恢復(fù)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(hào)傳導(dǎo)限制了皮膚中CD8⁺ T_RM細(xì)胞的積累。

為進(jìn)一步確定皮膚中NE調(diào)節(jié)CD8⁺ T_RM細(xì)胞的靶細(xì)胞，研究團(tuán)隊(duì)通過單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析皮膚主要細(xì)胞的腎上腺素能受體表達(dá)譜，發(fā)現(xiàn)β2-腎上腺素能受體（Adrb2）表達(dá)最為顯著（圖3C）NE是否通過ADRB2信號(hào)直接作用于免疫細(xì)胞來調(diào)節(jié)CD8⁺ T_RM細(xì)胞？為驗(yàn)證這一點(diǎn)，研究團(tuán)隊(duì)在T細(xì)胞、調(diào)節(jié)性T細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞，及其他髓樣細(xì)胞中分別敲除Adrb2，結(jié)果顯示，皮膚CD8⁺ T_RM細(xì)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(hào)并非通過直接靶向T細(xì)胞或間接通過髓樣細(xì)胞來調(diào)節(jié)CD8⁺ T_RM細(xì)胞豐度。

鑒于Adrb2在表皮角質(zhì)形成細(xì)胞中表達(dá)水平最高（圖3C），研究團(tuán)隊(duì)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(gòu)，表明交感神經(jīng)具備向KC遞送NE的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)（圖3G-I）。

為研究交感神經(jīng)與表皮角質(zhì)形成細(xì)胞之間的NE-ADRB2信號(hào)是否調(diào)節(jié)皮膚CD8⁺ T_RM細(xì)胞豐度，研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了K14^rtTA; TetO^Cre; Adrb2^fl/fl 小鼠，該小鼠可在多西環(huán)素誘導(dǎo)下特異性刪除角質(zhì)形成細(xì)胞中的Adrb2。結(jié)果表明，在多西環(huán)素誘導(dǎo)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(xì)胞發(fā)出信號(hào)，從而間接調(diào)節(jié)局部CD8⁺ T_RM細(xì)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(qiáng)循環(huán)T細(xì)胞向皮膚的募集
隨后研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步探究了交感神經(jīng)抑制后CD8⁺ T_RM細(xì)胞增加的機(jī)制。一種可能是當(dāng)交感神經(jīng)張力降低時(shí)，現(xiàn)有的T_RM細(xì)胞在原位增殖（圖4A）。為驗(yàn)證此假設(shè)，研究團(tuán)隊(duì)使用5-乙炔基-2’-脫氧尿苷（EdU）標(biāo)記CNO處理的Gi-DREADD及對(duì)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(qiáng)了T細(xì)胞從循環(huán)進(jìn)入皮膚的募集。為驗(yàn)證此猜想，研究團(tuán)隊(duì)將CFSE標(biāo)記的活化OT-1 CD8⁺ T細(xì)胞靜脈轉(zhuǎn)移至對(duì)照和Gi-DREADD小鼠，發(fā)現(xiàn)Gi-DREADD小鼠皮膚中CFSE⁺ CD8⁺ T細(xì)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(xì)胞顯著增加（圖4D），表明在免疫應(yīng)答期間短暫抑制交感神經(jīng)信號(hào)，可驅(qū)動(dòng)建立更大、更持久的抗原特異性CD8⁺ T_RM細(xì)胞庫。在T_CM和T_EM共轉(zhuǎn)移實(shí)驗(yàn)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(qiáng)循環(huán)T細(xì)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(xì)胞的豐度。
 

圖4. 交感神經(jīng)抑制增強(qiáng)循環(huán)T細(xì)胞向皮膚的募集

4 上皮源性信號(hào)調(diào)控CD8⁺ T_RM細(xì)胞形成
為探究角質(zhì)形成細(xì)胞中ADRB2信號(hào)缺失如何導(dǎo)致CD8⁺ T_RM細(xì)胞增加，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)Gi-DREADD和對(duì)照組小鼠分選的表皮角質(zhì)形成細(xì)胞進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)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(shí)Gi-DREADD小鼠表皮中CXCL16蛋白水平升高（圖5C），且CD8⁺ T細(xì)胞常分布于CXCL16高表達(dá)的表皮區(qū)域附近（圖5E）。

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

進(jìn)一步通過抗體阻斷或基因敲除驗(yàn)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(xì)胞的增加（圖5H）。在角質(zhì)形成細(xì)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(xì)胞（圖5I-5J）。以上結(jié)果表明，角質(zhì)形成細(xì)胞來源的CXCL16是交感神經(jīng)抑制誘導(dǎo)CD8⁺ T_RM擴(kuò)增所必需的下游效應(yīng)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(gè)與T_RM發(fā)育相關(guān)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(dá)升高及CD8⁺ T_RM細(xì)胞增加（圖5M）。以上結(jié)果表明，神經(jīng)-上皮-免疫軸在多個(gè)屏障組織中發(fā)揮作用。

圖5. 上皮來源信號(hào)調(diào)控CD8⁺ T_RM的形成

5 交感神經(jīng)抑制增強(qiáng)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(qiáng)局部抗腫瘤免疫，研究團(tuán)隊(duì)采用經(jīng)皮黑色素瘤移植模型，將B16細(xì)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(duì)照組翻倍（圖6B），其皮膚上皮中CD8⁺ T_RM細(xì)胞與黑色素瘤細(xì)胞共存，提示存在持續(xù)的免疫監(jiān)視或細(xì)胞毒性活性（圖6C）。T_RM密度與上皮中腫瘤細(xì)胞數(shù)量呈負(fù)相關(guān)（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(yàn)證CXCL16在腫瘤保護(hù)中的作用，團(tuán)隊(duì)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(zhǎng)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(kuò)增局部CD8⁺ T_RM細(xì)胞，從而增強(qiáng)皮膚黑色素瘤免疫監(jiān)視。

圖6. 交感神經(jīng)抑制增強(qiáng)皮膚局部癌癥免疫監(jiān)視

6 增強(qiáng)的交感神經(jīng)活性減弱皮膚CD8⁺ T_RM細(xì)胞的形成
為探究增強(qiáng)的交感神經(jīng)信號(hào)能否減少CD8⁺ T_RM細(xì)胞，研究團(tuán)隊(duì)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(dòng)劑異丙腎上腺素同樣減少了局部T_RM細(xì)胞（圖7B-C），表明NE-ADRB2信號(hào)介導(dǎo)了T_RM的減少。機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)，NE注射后表皮CXCL16表達(dá)顯著下降（圖7D），體外培養(yǎng)的角質(zhì)形成細(xì)胞及人皮膚組織中NE處理均下調(diào)CXCL16和TGF-β3表達(dá)（圖7E-7G）。阻斷CXCL16可模擬交感激活的T_RM減少效應(yīng)（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(xì)胞。

在生理層面，樹脂毒素（RTX）誘導(dǎo)的急性應(yīng)激樣交感激活導(dǎo)致皮膚T_RM減少，該效應(yīng)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(jìn)展（圖7K）。以上結(jié)果表明，急性應(yīng)激誘導(dǎo)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(duì)黑色素瘤的免疫監(jiān)視。
 

圖7. 交感神經(jīng)信號(hào)增強(qiáng)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(jī)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(hào)通路抑制KC表達(dá)CXCL16，從而限制循環(huán)T細(xì)胞向表皮的招募與駐留，對(duì)局部T_RM池規(guī)模施加“制動(dòng)”效應(yīng)。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(xì)胞以遠(yuǎn)程設(shè)定組織免疫基線的全新機(jī)制，更揭示了應(yīng)激狀態(tài)下局部免疫監(jiān)視受損的分子基礎(chǔ)，為增強(qiáng)疫苗免疫效力、提升抗腫瘤免疫效能及干預(yù)自身免疫疾病提供了潛在策略。這些發(fā)現(xiàn)深化了對(duì)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(yù)提供了新的依據(jù)。

圖8. 研究模式圖

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