综述:神经-免疫相互作用在健康和疾病中的机制和治疗前景

时间:2026年1月24日
来源:MedComm

编辑推荐:

本文系统阐述了神经-免疫轴在生理和病理状态下的双向调控网络,重点剖析了神经递质(如DA、ACh、NE、5-HT、GABA、HA等)通过其特异性受体(DRs、nAChR/mAChR、ARs、5-HTRs、GABAAR/GABABR、HRs)调控免疫细胞(包括T细胞、B细胞、巨噬细胞、小胶质细胞、DC等)功能的关键机制。文章深入探讨了该轴心在神经退行性疾病(AD、PD、HD、ALS、MS)、自身免疫病(RA、SLE、银屑病)、神经精神疾病(抑郁症、精神分裂症)、慢性疼痛(FM、偏头痛)、胃肠道疾病(IBS、IBD)以及肿瘤(包括外周肿瘤和CNS肿瘤)等多种疾病发生发展中的核心作用,并展望了靶向神经-免疫互作(如VNS、神经递质受体调节剂)的新型治疗策略及其临床转化挑战,为理解复杂疾病病理生理和开发精准免疫干预方案提供了重要视角。

广告
   X   

引言:交织的网络
想象一下,我们体内最精密的指挥系统——神经系统,与忠诚的防御军团——免疫系统,并非各自为战,而是通过一个极其复杂而活跃的通信网络时刻保持着紧密的对话。这个“神经-免疫轴”是维持机体稳态的核心调节器。在健康状态下,它们协同工作,共同抵御外敌、修复损伤;然而,一旦这种精密的对话出现紊乱,便可能成为多种重大疾病的推手。从令人谈之色变的阿尔茨海默病、帕金森病,到困扰众多患者的类风湿关节炎、抑郁症,甚至包括癌症的进展,背后都闪烁着神经与免疫系统异常互动的影子。理解这对“搭档”如何沟通、为何“失和”以及如何让它们“重归于好”,正成为生命科学和医学研究最前沿、最富挑战性的领域之一,也为攻克这些复杂疾病开启了全新的大门。
神经与免疫系统的对话机制
神经细胞和免疫细胞虽然职责不同,但它们拥有共同的语言——一套复杂的信号分子系统。神经元释放的经典神经递质,如多巴胺(DA)、去甲肾上腺素(NE)、乙酰胆碱(ACh)、5-羟色胺(5-HT)、γ-氨基丁酸(GABA)和组胺(HA)等,并不仅仅是神经信号的传递者。免疫细胞表面广泛表达着这些神经递质的特异性受体,例如多巴胺受体(DRs)、肾上腺素能受体(ARs)、胆碱能受体(nAChR、mAChR)、5-羟色胺受体(5-HTRs)、GABA受体和组胺受体等。这意味着,神经活动可以直接“喊话”免疫细胞,调节其功能状态。
反过来,免疫细胞被激活后,会释放大量的细胞因子(如TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-10等)和趋化因子。这些免疫信使不仅能影响附近的神经末梢,改变其兴奋性,甚至可以通过血液循环或沿着神经通路,影响远隔部位乃至大脑中枢的功能,调节神经元的存活、突触的可塑性以及神经内分泌系统的活动(如下丘脑-垂体-肾上腺轴,HPA轴)。
除了这些可溶性的“无线信号”,神经细胞和免疫细胞还能建立直接的“有线连接”,形成类似突触的结构,进行点对点的精准信息交换。近年来备受关注的“隧道纳米管”(TNTs)更是像细胞间的“高速公路”,允许线粒体、蛋白质甚至病原体等“货物”直接运输,在神经退行性病变和肿瘤微环境中扮演着特殊角色。
表观遗传调控则像是这场对话的“记忆系统”,环境刺激(如压力、感染)通过改变DNA甲基化、组蛋白修饰等方式,在神经和免疫细胞中留下长期烙印,影响它们后续对刺激的反应模式,这解释了为何早期生活压力或慢性感染会增加日后罹患某些疾病的风险。
此外,肠道作为最大的免疫器官和含有庞大神经网络(肠神经系统)的器官,通过“肠-脑轴”与大脑进行着极为活跃的双向沟通。肠道微生物及其代谢产物(如短链脂肪酸SCFAs)是这一轴线的关键调节者,它们能影响免疫细胞的状态,并通过神经、内分泌和免疫途径共同塑造大脑的功能与健康。
神经-免疫对话失调与疾病
当神经-免疫对话的平衡被打破,即“失调”时,便会驱动一系列疾病的发生与发展。
神经炎症驱动性疾病
  • 神经退行性疾病:在阿尔茨海默病(AD)中,Aβ斑块和过度磷酸化的Tau蛋白缠结不仅直接损伤神经元,更是强大的“警报信号”,持续激活大脑中的免疫哨兵——小胶质细胞和星形胶质细胞,引发慢性神经炎症。这些过度活跃的胶质细胞释放大量IL-1β、TNF-α等炎症因子,进一步损害神经元,破坏突触功能,并形成恶性循环,加速认知衰退。在帕金森病(PD)中,异常聚集的α-突触核蛋白同样会激活小胶质细胞,驱动黑质多巴胺能神经元的变性死亡。亨廷顿病(HD)和肌萎缩侧索硬化症(ALS)的病理进程中也伴随着显著的神经免疫相互作用紊乱。多发性硬化(MS)则是一种典型的自身免疫攻击中枢神经系统的疾病,T细胞、B细胞等外周免疫细胞侵入大脑,识别髓鞘抗原,导致髓鞘脱失和轴突损伤。
  • 慢性疼痛:纤维肌痛(FM)和偏头痛的核心病理机制涉及“中枢敏化”,即神经系统对疼痛信号的放大处理。在此过程中,免疫系统释放的促炎细胞因子(如IL-6、IL-1β)直接作用于外周和中枢的痛觉神经元,降低其激活阈值,导致痛觉过敏。同时,应激导致的HPA轴功能紊乱和交感神经活动异常,进一步加剧了免疫炎症和疼痛感知,形成神经-免疫-内分泌相互交织的复杂网络。
免疫失调驱动性疾病
  • 自身免疫病:在类风湿关节炎(RA)中,关节内的感觉神经末梢释放P物质(SP)等神经肽,加剧局部炎症;而交感神经功能紊乱则削弱了其固有的抗炎作用。系统性红斑狼疮(SLE)患者产生的自身抗体可以攻击脑血管内皮细胞,破坏血脑屏障(BBB),让外周炎症细胞和因子“入侵”大脑,导致神经精神症状。银屑病的皮肤病变与IL-23/Th17免疫轴过度活化密切相关,而感觉神经释放的CGRP等神经肽是启动和维持这一病理轴的关键上游信号。
  • 神经精神疾病:重度抑郁症(MDD)与全身性低度炎症状态密切相关。外周炎症因子可以穿过血脑屏障,激活脑内小胶质细胞,引起神经炎症,并影响5-羟色胺(5-HT)、多巴胺等单胺类神经递质的代谢,从而导致情绪低落、快感缺失等核心症状。精神分裂症的发病也与神经发育期免疫系统异常激活有关,炎症因子可能影响突触修剪的精确性,参与疾病的发生。
环境-免疫-神经系统轴相关疾病
  • 过敏与哮喘:过敏原激活呼吸道感觉神经,释放SP和CGRP,直接刺激肥大细胞脱颗粒,引发炎症反应。神经信号与免疫反应相互放大,导致气道高反应性和炎症。
  • 胃肠道疾病:肠易激综合征(IBS)和炎症性肠病(IBD)是肠-脑轴失调的典型例子。肠道菌群紊乱、肠道屏障功能受损,导致免疫激活,产生的炎症信号通过迷走神经等途径上传至大脑,影响胃肠运动和感知;而心理压力等中枢信号又可通过HPA轴和自主神经系统下行调节肠道免疫和炎症,加重肠道症状。
肿瘤中的神经-免疫串扰
肿瘤微环境(TME)绝非仅有肿瘤细胞和免疫细胞。神经纤维(交感神经、副交感神经、感觉神经)也是TME的活跃组成部分,并与免疫细胞形成密切互动。
  • 外周肿瘤:肿瘤细胞能主动招募和“劫持”神经纤维,称为“肿瘤神经支配”。这些神经纤维通过释放NE、ACh等神经递质,直接作用于TAM、Treg、MDSC等免疫抑制性细胞,促进其增殖和功能,同时抑制杀伤性T细胞和NK细胞的抗肿瘤活性,帮助肿瘤实现免疫逃逸。例如,去甲肾上腺素可通过β2-肾上腺素能受体信号,诱导髓源性抑制细胞(MDSC)高表达ARG1和PD-L1,从而抑制T细胞功能。
  • 中枢神经系统肿瘤
    • 胶质瘤:脑内主要的免疫细胞——小胶质细胞和巨噬细胞,在胶质瘤微环境中常被“教育”成促进肿瘤生长的表型(M2样),它们分泌TGF-β、IL-10等抑制性因子,并表达PD-L1,营造高度免疫抑制的微环境。近期研究发现,神经元自身的电活动也能通过释放诸如神经调节蛋白3(NLGN3)等因子,直接刺激胶质瘤细胞的生长。
    • 脑转移瘤:肿瘤细胞要在大脑中“殖民”,首先需要突破血脑屏障。它们通过分泌特定因子破坏屏障完整性,为自身和外围免疫细胞的进入打开通道。进入大脑后,肿瘤细胞与脑内固有的小胶质细胞、星形胶质细胞相互作用,利用它们营造适合自身生长的微环境。
靶向神经-免疫轴的治疗策略
理解神经-免疫对话的细节,是为了更精准地干预疾病。目前的治疗策略主要分为几大类:
  • 药理干预:这是最直接的策略。例如,使用β受体阻滞剂(如普萘洛尔)阻断应激相关的儿茶酚胺信号,在部分癌症研究中显示出增强抗肿瘤免疫的潜力。针对胆碱能抗炎通路(CAP),使用α7nAChR激动剂或进行迷走神经刺激(VNS),可以抑制过度炎症,用于治疗类风湿关节炎和炎症性肠病。针对CGRP通路的单抗或拮抗剂已成为预防偏头痛的有效药物。此外,许多现有的神经精神药物(如抗抑郁药、抗精神病药)本身也具有免疫调节作用,其老药新用或联合用药方案正在被探索。
  • 神经调控技术:这是一类新兴的物理干预方法。迷走神经刺激(VNS)通过激活胆碱能抗炎通路,用于治疗难治性抑郁症和癫痫,并在炎症性疾病的治疗中展现潜力。经皮耳迷走神经刺激(taVNS)作为一种无创方式,更易于临床应用。深部脑刺激(DBS)等脑内电刺激技术也可能通过调节特定神经环路,影响神经免疫状态。
  • 未来方向:挑战依然巨大。神经-免疫网络具有高度的上下文依赖性,同一信号在不同疾病、不同阶段可能发挥截然相反的作用。因此,未来的治疗需要更加精准,基于特定的生物标志物对患者进行分型,实现个体化治疗。结合药理学、神经调控、免疫疗法(如免疫检查点抑制剂)的联合策略可能是突破疗效瓶颈的关键。同时,利用光遗传学、化学遗传学等先进技术精准解析神经-免疫互动的细节,以及开发更贴近人体的类器官、器官芯片等模型,将加速这一领域的转化进程。
结语
神经系统与免疫系统构成了一个动态平衡、相互塑造的超级系统。对神经-免疫轴在健康与疾病中作用的深入理解,正在彻底改变我们对众多复杂疾病本质的认识。尽管前路充满挑战,但针对这一轴线的研究无疑为开发下一代治疗方法提供了充满希望的路线图,预示着未来医学可能进入一个通过协调大脑与身体防御系统来治疗疾病的新时代。

生物通微信公众号
微信
新浪微博


生物通 版权所有