在神经科学的研究领域中，嗅觉功能一直是一个引人关注的话题。多发性硬化症（Multiple Sclerosis，MS）作为中枢神经系统（Central Nervous System，CNS）常见的炎症性疾病，影响着全球超 250 万人。患者不仅会出现运动和感觉障碍，如感觉丧失或视力问题，近年来越来越多的证据表明，嗅觉功能障碍也是 MS 的一个重要症状，它显著影响患者生活质量，且与疾病的持续时间和严重程度密切相关。然而，目前人们对于神经炎症如何影响嗅觉系统在结构、转录和功能层面的具体机制，仍知之甚少。
为了深入探究这一问题，来自德国汉堡大学医学中心等机构的研究人员展开了一项研究，相关成果发表在《Journal of Neuroinflammation》上。该研究为理解 MS 中神经炎症诱导的神经退行性变提供了新的视角，有助于推动针对 MS 相关嗅觉障碍的治疗策略的开发。
研究人员采用了多种关键技术方法。在动物实验方面，选用 9 - 11 周龄雌性 C57BL/6 J 小鼠，通过免疫接种髓鞘少突胶质细胞糖蛋白 35 - 55（MOG35 - 55）肽诱导实验性自身免疫性脑脊髓炎（Experimental Autoimmune Encephalomyelitis，EAE）小鼠模型，这是常用的 MS 动物模型。在检测嗅觉功能时，运用了气味辨别测试和基于先天恐惧反应的嗅觉检测测试。对于细胞和分子层面的研究，使用了免疫组织化学、流式细胞术来分析免疫细胞浸润和神经元特征，还通过单细胞 RNA 测序（Single - Nucleus RNA Sequencing，snRNA - seq）探究细胞转录组变化，利用全细胞膜片钳记录评估二尖瓣细胞的功能变化。
研究结果如下：
- EAE 期间的嗅觉功能障碍：研究人员通过气味辨别测试和 TMT 嗅觉检测测试评估 EAE 小鼠的嗅觉功能。结果显示，与健康小鼠相比，EAE 小鼠对陌生气味的偏好显著降低，对 TMT 气味的不动反应也明显减少。这表明 EAE 小鼠在疾病早期和慢性阶段均存在嗅觉功能障碍，且该障碍并非由普遍的嗅探行为改变导致。
- EAE 期间嗅球中的免疫细胞浸润：运用免疫组织化学和流式细胞术检测发现，在 EAE 急性期，嗅球中 CD3+ T 细胞、CD45 白细胞显著增加，小胶质细胞激活，GFAP+细胞数量增多。进一步分析免疫细胞亚型发现，疾病高峰期，除 T 细胞、B 细胞外，多种先天免疫细胞也显著增加，且嗅球中的免疫细胞组成与脊髓存在差异。
- 炎症诱导的神经变性的神经元特征：免疫组织化学分析表明，在 EAE 急性期，嗅球中 TH 阳性细胞、DCX 阳性细胞以及 Reelin 阳性的二尖瓣细胞和簇状细胞数量均显著减少。此外，二尖瓣细胞的轴突病理变化明显，表现为磷酸化神经丝（SMI31）减少，同时内丛状层的髓鞘碱性蛋白（MBP）也显著降低，且急性 EAE 期间嗅球外丛状层的突触密度受到影响。
- HuC/D+嗅球细胞的单细胞 RNA 测序：通过 snRNA - seq 对健康和炎症条件下的嗅球进行分析，发现了神经元细胞的异质性，并鉴定出 15 个不同的细胞簇。进一步分析二尖瓣细胞簇，发现 EAE 条件下多个与离子通道相关的基因上调。
- 神经炎症期间二尖瓣细胞的功能扰动：全细胞膜片钳记录结果显示，EAE 小鼠二尖瓣细胞的电流 - 电压关系发生改变，在负电位下内向电流显著增加。功率谱密度分析表明，EAE 小鼠二尖瓣细胞的膜电流振荡功率增加，尤其是在低频段。使用卤代烷激活特定钾离子通道后发现，EAE 小鼠二尖瓣细胞卤代烷诱导的外向电流幅度更大，表明钾离子通道生理功能的扰动与神经炎症期间的嗅觉功能障碍有关。
在研究结论与讨论部分，该研究揭示了在 MS 模型 EAE 中，主要嗅球受到 T 细胞主导的免疫细胞浸润和小胶质细胞激活的影响，导致易感神经元细胞类型发生神经退行性变。其中，二尖瓣细胞作为嗅球的主要投射神经元，其离子通道表达（主要是钾离子通道功能）发生扰动，这为疾病早期出现的嗅觉功能障碍提供了合理的解释。然而，该研究也存在一定的局限性，例如无法完全排除 EAE 小鼠焦虑状态改变对实验结果的影响，且嗅球中除二尖瓣细胞外，其他神经元类型也可能在炎症环境中受到影响，同时微 glia 激活对嗅觉功能障碍和神经变性的直接影响尚不明确，嗅球以外区域的机制也可能导致嗅觉功能障碍。
尽管如此，这项研究依然意义重大。它不仅揭示了 MS 中嗅觉功能障碍的潜在机制，还为后续研究指明了方向。未来的研究可以进一步深入探讨不同免疫细胞和神经元之间的相互作用，以及针对钾离子通道等靶点开发潜在的治疗策略，有望改善 MS 患者的嗅觉功能，提高他们的生活质量。
生物通微信公众号
