脊髓损伤后外周与局部免疫反应的性别差异

《Frontiers in Immunology》：Sex differences in peripheral and local immune responses following spinal cord injury

　　

摘要 生物学性别已被证实可影响免疫功能与炎症反应。然而，大多数脊髓损伤（Spinal Cord Injury, SCI）临床前研究主要使用雌性动物，可能导致对损伤后炎症机制的理解存在性别偏倚。鉴于炎症在SCI继发性病理改变及修复中的核心作用，雄性与雌性个体对该疾病的反应可能存在差异，且这种与性别相关的免疫差异可能塑造损伤结局。本研究旨在探讨生物学性别如何调控SCI后的炎症进程，及其对功能恢复的潜在影响。 研究人员采用Basso小鼠运动评分量表（Basso Mouse Scale, BMS）评估SCI小鼠模型的运动恢复情况，并通过自发排尿点试验分析自主神经恢复。外周与局部免疫反应分别通过血液和脊髓样本的流式细胞术表征，以追踪损伤急性期与慢性期不同阶段特定免疫细胞群体的时序动态变化。 研究发现，SCI急性期雄性循环髓系细胞频率更高，而雌性脊髓内此类细胞数量更多，提示雄性髓系细胞浸润存在延迟。同期，雌性启动早期尝试将部分细胞导向更有利于组织修复的表型，其浸润单核细胞同时表达促炎与替代活化标志物。伤后4周血液CD54表达的差异提示，SCI后期阶段仍存在性别特异性免疫反应。伤后福利结局在两性间存在差异，雄性术后恢复延迟。然而，SCI后自发性长期功能恢复在性别间基本相当。 综上，本研究数据表明生物学性别是SCI后免疫与神经炎症反应的关键决定因素，同时对长期恢复的影响有限。这些发现凸显了临床前研究中雄性代表性不足缺乏合理性，并强调了纳入性别包容性研究对于指导个性化治疗策略的重要性。

论文解读

脊髓损伤（Spinal Cord Injury, SCI）是一类可导致严重运动、感觉及自主神经功能障碍的疾病，其中过度激活的炎症反应会扩大原发损伤。炎症本是机体恢复稳态的核心环节，但在SCI后，脊髓内炎症反应迅速偏离典型创伤愈合模式：急性期虽存在短暂修复窗口，驻留小胶质细胞与浸润固有免疫细胞启动碎片清除并呈现兼具促炎与替代活化的状态，理论上支持再生；但该反应常无法有效转向修复，促炎细胞迅速占据主导，其神经毒性特征反而加重损伤。随着炎症转为慢性，持续存在的固有吞噬效应细胞（小胶质细胞、中性粒细胞、单核细胞及巨噬细胞）、反复招募的新发促炎细胞以及适应性免疫放大器（T细胞与B淋巴细胞）共同构建自我维持的炎症微环境，使得生理性与病理性炎症的界限逐渐模糊。这种促炎与抗炎免疫表型平衡的破坏，是SCI后神经修复受损的核心特征。

在此背景下，生物学性别作为炎症活动的固有调节因子备受关注。已有证据表明，雄性与雌性个体的免疫细胞在丰度、活化阈值及效应功能上存在显著差异：雌性通常表现出更强的先天与适应性免疫应答，包括更高的模式识别受体（如Toll样受体7, TLR7）表达、更强的I型干扰素产生能力、增强的吞噬活性及抗原呈递效率，以及更高的CD4⁺T细胞计数、CD4/CD8比值与B细胞数量；而雄性免疫活化相对较弱，但对系统性感染的易感性更高。然而，SCI研究领域存在显著的模型与临床脱节：超过80%的人类SCI病例为男性，但大多数临床前研究仅使用雌性啮齿类动物。这一长期偏倚常以“雌性生存率与运动恢复更佳”为由被合理化，但相关结论并不一致且多局限于运动结局，导致对包括免疫反应在内的SCI核心生物学机制的认识主要基于单一性别，极大限制了现有发现的转化价值。鉴于炎症在继发性损伤与修复中的枢纽地位，忽视性别这一生物变量可能掩盖影响治疗反应的关键机制差异。为此，研究人员通过开展纳入两性动物的系统性研究，旨在明确生物学性别如何塑造SCI后的免疫应答轨迹及其对功能结局的影响。该研究发表于《Frontiers in Immunology》。

在研究技术方法上，研究人员使用成年C57BL/6J雄性及雌性小鼠建立脊髓挫伤模型，所有实验均符合欧洲指令2010/63/EU并获得动物福利伦理委员会批准。通过Basso小鼠运动评分量表（BMS）每周评估运动功能，采用自发排尿点试验评估自主神经功能。分别在伤后24小时、2周及4周采集尾静脉血，伤后24小时与30天取损伤中心区脊髓组织，利用多色流式细胞术检测外周与局部免疫细胞亚群的频率、数量及表面活化与趋化相关分子的表达。统计分析采用GraphPad Prism软件，根据数据类型分别使用非配对t检验、双因素方差分析及重复测量双因素方差分析，显著性定义为p<0.05。

研究结果部分首先显示，雄性在SCI急性期（24小时）循环髓系细胞频率显著高于雌性，而脊髓内浸润髓系细胞与中性粒细胞数量则显著低于雌性，提示雄性存在髓系细胞向损伤部位浸润的延迟；该差异主要由中性粒细胞驱动，单核细胞未见显著性别差异。淋巴细胞与小胶质细胞总数在急性期未表现性别差异，但随时间推移显著增加，且该增加在雌性中更为明显。其次，在急性脊髓免疫细胞的活化表型方面，雌性单核细胞同时表达促炎标志物CD16/32、CD80与替代活化标志物CD200R，而雄性单核细胞几乎不表达CD200R，提示雌性在急性期即启动兼具促炎与修复特征的复杂免疫应答。至慢性期（30天），CD200R表达在两性中均降至极低水平，促炎标志物CD80也普遍下调，性别差异消失。第三，伤后4周，雌性循环淋巴细胞、髓系细胞、单核细胞及中性粒细胞中表达细胞间粘附分子1（CD54, ICAM-1）的比例均显著高于雄性，且该差异同样出现在慢性期脊髓浸润单核细胞中；而趋化因子受体CCR2、CCR7及选择素CD62L的表达则随伤后时间推移普遍下调，提示免疫细胞的迁移调控机制从急性期依赖趋化因子梯度向慢性期依赖粘附通路转变。第四，术后福利评估显示，雄性术后早期死亡率略高于雌性，体重恢复更慢，恢复筑巢与排便行为所需时间更长，提示雄性术后总体福利状况较差。最后，功能恢复评估表明，两性在30天观察期内的BMS运动评分无显著差异，自发排尿点试验也未检测到尿控模式的显著性别差异，仅雌性在伤后24天的残余尿量略高于雄性，提示长期自发性功能恢复在性别间基本相当。

在讨论部分，研究人员指出，急性期雄性循环髓系细胞增多而脊髓浸润减少的现象，印证了其炎症浸润的延迟，这可能部分解释了雄性术后恢复较慢的特征。雌性同时启动促炎与修复免疫程序的特点，与其整体更强的免疫应答复杂性一致，可能受性激素调控，但本研究未直接验证该机制。尽管存在早期免疫差异，但慢性期免疫活化普遍减弱且性别差异消失，这与SCI后炎症难以有效消退的临床特征相符，也可能解释了为何长期运动功能恢复未见性别差异。值得注意的是，性别差异主要体现在外周与浸润免疫细胞层面，而脊髓驻留小胶质细胞的活化标志物未显示显著性别差异，提示损伤局部的微环境信号可能在细胞浸润后逐渐主导其表型。此外，伤后4周仍存在的CD54表达性别差异，提示更晚期的免疫反应仍可能受性别调控，值得进一步探索。

结论部分明确指出，本研究揭示了SCI后免疫反应的动态性别差异：雄性表现为髓系细胞向损伤部位浸润延迟，雌性则在急性期即形成兼具促炎与修复特征的复杂免疫应答。这些早期免疫差异与雄性术后恢复延迟相关，但未导致长期运动结局的持续性性别差异。研究结果强调，生物学性别是SCI研究与治疗中不可忽视的关键变量，既往临床前研究中雄性代表性不足缺乏科学依据，必须将两性共同纳入研究设计，才能准确解析疾病机制并开发真正有效的个性化治疗策略。