NK 细胞通过选择性清除部分受损神经缓解神经损伤后的疼痛

一般情况下，周围神经的损伤会通过Wallerian变性，破坏损伤部位远端的轴突并促进免疫细胞对碎片吞噬，与此同时启动轴突生长的程序，以允许健康的神经构建新的神经。虽然这种对轴突损伤的适应性反应促进了碎片的吞噬作用并最终使轴突再生，但它也导致了神经病理性疼痛的症状。 轴突变性通常被认为是神经元自发产生的，然而损伤后轴突变性的时间差异和最近的一些证据指出具有细胞毒性作用的免疫细胞在轴突变性的过程中可能具有某种重要作用。

自然杀伤(NK)细胞本身是细胞毒性的淋巴样细胞(ILC)，通常参与肿瘤或病毒感染的靶细胞的破坏。NK 细胞活性由刺激信号与抑制信号的平衡性来调节，而该过程由不同的受体介导。NKG2D作为其中最具有代表性的受体，可以在NK 细胞和一些T 细胞上表达。通常情况下，NKG2D 的内源性配体在大多数组织中不表达，但是在发生肿瘤或者感染等情况下就被诱发出高表达。之前的研究已经证实，成年动物神经损伤后会出现NK 细胞在内的免疫细胞的浸润；外周神经病变中，NK 细胞的浸润与疾病的相关程度相关；此外，成年小鼠的NK 细胞在体外可以直接对未成熟胚胎的背根神经节产生细胞毒性。

该研究探索了NK 细胞在成年小鼠周围神经损伤中的反应和导致的神经功能改变。结果提示细胞毒性NK 细胞是外周神经损伤后初级传入神经轴突特异性变性的新因素，并且还发现NK 细胞不会破坏神经元胞体。增强这种NK 细胞依赖性变性机制可以提升受损轴突的清除能力，降低机械超敏反应水平。这一发现为受损轴突清除的免疫机制提供了新的思路，了解NK 细胞在选择性轴突变性中的作用将有利于人们理解神经病理性疼痛的产生机制。

该研究首先在离体水平通过经典途径由IL-2 激活NK 细胞， 将表达黄色荧光蛋白的NK 细胞，与DiI 标记的胚胎和成年老鼠的DRG 共培养，共聚焦结果显示，激活的NK 细胞高度活跃并与感觉神经元直接接触。NK 细胞产生细胞毒性，导致胚胎DRG 中轴突的破坏和细胞的死亡，然而在成年DRG 中神经轴突膜保持基本完整。接下来，通过qPCR 测定了胚胎DRG 中RAE1 的含量，结果显示胚胎DRG 中的RAE1 是成年小鼠DRG 中的17 倍多。为了确定RAE1在胚胎DRG中的功能，使用小干扰RNA (siRNA)敲除了所有RAE1 同种型，与阴性对照相比，NK 细胞介导的细胞毒作用显著降低。这说明了活化的NK细胞是通过RAE1 介导的机制对胚胎DRG 感觉神经元发挥细胞毒性作用。接下来，将成年小鼠DRG 在微流体室中培养5 天后，将受到刺激与未受刺激的NK 细胞与成年小鼠的DRG 共培养，发现Rae1 mRNA 水平呈时间依赖性上调，并且受到刺激的NK 细胞对受损轴突的吞噬是未受到刺激NK 细胞的10 倍。

离体水平的实验结果并不一定在整体动物水平可以被重现出来，为了验证离体细胞上的实验发现，作者切断了成年小鼠第五腰椎DRG 的脊神经，在损伤后的第4 天和第7 天分离DRG，通过qPCR 测定，RAE1 表达水平呈损伤依赖性上调。并且，与假手术组相比，IL-2 刺激过的NK 细胞更加促进对受损轴突的吞噬。为了测定NK 细胞在体内的反应和功能，研究者将Ncr1icre老鼠与表达黄色荧光蛋白(YFP)或白喉毒素(DTx)的小鼠杂交，Ncr1 编码NKp46 受体，其在所有NK 细胞上表达。结果显示，假手术小鼠的坐骨神经中未发现YFP阳性NK细胞。相反，L5x 损伤的小鼠的坐骨神经中募集到了大量的YFP 阳性NK 细胞。双光子成像显示，NKp46-YFP细胞沿着坐骨神经神经内血管壁“滚动”，NK 细胞非常活跃并显示多极状态。行为学上，IL-2 处理过的NK 细胞功能得到增强的小鼠在受影响的足底感觉显著降低。但是一旦受损的轴突被清除，健康的轴突开始在它们的位置重新生长出来。在坐骨神经遭受破坏的大约两周后，它们的足底恢复了感觉。其他的NK 细胞功能未得到与增强的小鼠相似的恢复时间表。但是，鉴于它们部分受损的轴突没有被有效清除，因此损伤后30 天或更长时间内，它们继续表现出高水平的疼痛机械学超敏。并且值得兴奋的是，NK 细胞在吞噬神经元的轴突的时候不会破坏神经元的胞体。研究人员发现，RAE1 蛋白或者沿着轴突逆向运输或者Rae1 mRNA 在损伤的感觉轴突中局部翻译。这种NKG2D 与RAE1 之间的相互作用发生在轴突受损部位，可以保护神经元的胞体免受NK 细胞的吞噬攻击。

该研究首次提出，调节NK 细胞的功能可能能够有效清除受损的轴突，从而把免疫系统与神经病理性疼痛紧密联系起来。以往认为干扰免疫系统总是会带来风险，但是此研究发现，受损的神经元轴突可以表达RAE1 蛋白，随之招募NK 细胞，NK细胞受体NKG2D 与配体RAE1 之间相互作用，可以促进NK 细胞对受损的神经元进行吞噬，从而允许健康的轴突再生和缓解神经病理性疼痛。因此，更多地了解NK 细胞在选择性轴突变性中的作用，将成为研究神经病理性疼痛的一个新的立足点。随着理解研究的加深，利用NK 细胞来治疗神经病理性疼痛可能成为新的镇痛药物的研发策略。