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白细胞介素-12是1型免疫的一个强有力的驱动因素。矛盾的是，在包括中枢神经系统在内的自身免疫性疾病中，IL-12可以减少炎症反应。这些对立特性背后的潜在机制和所涉及的细胞参与者仍不清楚。在这里，作者研究了IL-12受体在NK和T细胞以及神经元和少突胶质细胞中的表达。在成年小鼠中有条件地消融这些细胞类型的IL-12R，并评估它们对实验性自身免疫性脑脊髓炎的易感性，发现IL-12的神经保护作用是由神经外胚层来源的细胞、特别是神经元而不是免疫细胞介导的。在多发性硬化症捐赠者的人类脑组织中，作者观察到IL-12R的分布与小鼠相当，这表明在小鼠和人类中存在类似的机制。揭示了IL-12诱导的神经保护组织适应，可防止早期神经退行性变，并在神经炎症过程中维持营养因子的释放，从而维持小鼠中枢神经系统的完整性。
图一 白细胞对于IL-12介导的组织保护必不可少 为了确定IL-12限制中枢神经系统神经炎症的免疫病理的机制，生成缺乏Il12rb2的小鼠，以下称为Il12rb2del/del小鼠。这些小鼠对髓磷脂少突胶质细胞糖蛋白诱导的EAE过敏，虽然在有或没有Il12rb2的小鼠之间，临床疾病发病的时间具有可比性，但IL-12信号通路的缺失与显著更高的最大EAE评分和累积EAE评分相关。Cd4Cre/+Il12rb2fl/fl小鼠和Il12rb2fl/fl同窝小鼠发生了类似临床严重程度的EAE，这表明T细胞并不负责Il-12介导的组织保护。免疫细胞中IL-12R的缺失并不影响EAE的临床结果。总之，作者的研究结果表明IL-12的保护特征是由神经外胚层细胞介导的。
图二 神经外胚层IL-12敏感性可减弱中枢神经系统的免疫病理学 作者接下来探究了神经外胚层感知和对IL-12的反应能力是否在功能上与IL-12诱导的EAE组织保护有关。将Il12rb2fl/fl小鼠与NestinCre/+菌株杂交。NestinCre/+菌株允许同时靶向神经元和少突胶质细胞，作者将其确定为中枢神经系统中相关的IL-12受体携带细胞类型。NestinCre/+Il12rb2fl/fl小鼠表型了Il12rb2全敲除菌株的EAE过敏性。CD4+ T细胞和MdCs的中枢神经系统浸润显著增加，以及反应性小胶质细胞特征，这与神经外胚层细胞中没有IL-12R信号的EAE表型恶化相一致。定量免疫荧光证实NestinCre/+Il12rb2fl/fl小鼠有严重的炎症和中枢神经系统脱髓鞘。数据表明，通过神经外胚层细胞传递的IL-12信号驱动免疫调节和/或组织保护过程，从而减轻EAE中的炎性脱髓鞘中枢神经系统病理。与小胶质细胞相比，浸润性MdCs是炎症性中枢神经系统中IL-12的主要来源。
图三 IL-12信号通路促进炎症小鼠中枢神经系统中的神经元存活、稳态和对少突胶质细胞的营养支持 RNA-seq共检测到133151个单核转录组谱，组合数据集的群落检测得到21个聚类，根据已知的谱系标记基因划分为不同的神经元、胶质细胞和其他细胞类型。在这些簇中，有5个神经元群体反映了小脑的细胞组成和5个按神经递质类型分类的额外神经元簇。作者还捕获了6簇胶质细胞，分别对应于少突胶质细胞、星形胶质细胞、小胶质细胞、少突胶质细胞前体细胞和伯格曼胶质细胞。非神经细胞包括浸润性单核吞噬细胞、血管细胞和软脑膜细胞、室管膜细胞、脉络膜丛上皮细胞和神经母细胞。在所有恢复的细胞核中，85%为神经元，15%为胶质细胞，当比较两种基因型之间的簇丰度时，作者发现NestinCre/+Il12rb2fl/fl小鼠中驻留性和浸润性单核吞噬细胞的频率均增加。当观察Il12rb2 mRNA转录本在已定义的细胞簇中的分布时，作者发现它在神经元群体中最为丰富，而Il12rb1转录本在MOL亚群中富集。作者进一步探究差异表达的基因来评估在EAE中有无IL-12受体信号时，神经外胚层的转录谱如何发生差异。这显示了明显的转录改变，特别是在颗粒细胞、兴奋性神经元、胆碱能神经元、小胶质细胞、分子层中间神经元和MOL2中，表明IL-12对这些群体起主导作用。在几乎所有细胞类型中都观察到参与主要组织相容性复合体I类信号、Stat1和补体成分C4b，re/+Il12rb2fl/fl小鼠的高炎症基因特征。这些特征以前被称为少突胶质细胞的疾病相关特征，并表明NestinCre/+Il12rb2fl/fl小鼠的神经保护功能降低可能促进炎症。为了探究IL-12如何影响表达IL-12r的神经元和少突胶质细胞的细胞间通信，使用NicheNet算法分析了IL-12缺失后改变的配体-受体相互作用。由IL-12形成的两种常见的细胞间通信模式出现了：对抗神经退行性变的神经元内在保护、对抗神经退行性变和神经外胚层的营养因子释放支持细胞。
图四 IL-12在神经元中的参与在神经炎症过程中引起中枢神经系统的组织保护特征 为了测试神经元中或者少突胶质细胞的IL-12信号是否促进炎症期间的组织完整性，Plp1CreER/+Il12rb2fl/fl转基因小鼠与同窝对照小鼠相比没有表现出加重的临床症状。这些数据表明神经元是EAE中IL-12驱动的神经保护组织适应的主要执行者。作者对受重组IL-12刺激的原代小鼠神经元进行了大量RNA-seq，主成分分析显示了神经元转录组中对IL-12的剂量依赖性反应。IL-12抑制Mmp12的表达，Mmp12抑制神经元减弱轴突病理和变性，诱导编码颗粒酶B抑制剂的Serpina3n的表达，抑制T细胞和NK细胞直接杀死神经元，诱导EAE的神经保护。IL-12触发了少突胶质细胞的营养因子的神经元分泌。模块化基因共表达网络分析显示，有10组基因的表达被IL-12共同改变。其中一个预测模块由IL-12诱导，包含与神经发生和神经保护、轴突再生、轴突再生、少突胶质细胞前体细胞动员、内源性髓鞘修复和神经元代谢、铜离子转运相关的基因枢纽；此外，IL-12直接触发了已知的在中枢神经系统病理中发挥促生存作用的途径；例如，缺氧和mTORc1信号通路。这些结果表明IL-12对神经元具有直接的神经保护和神经营养作用。 综上所述，作者的研究通过阐明IL-12在神经炎症中协调的神经免疫交叉对话的细胞靶点和分子基础，观察到IL-12受体在小鼠和人类的神经外胚层中均有表达，这提出了IL-12可能也在人类中枢神经系统中触发类似的修复机制的可能性。IL-12的神经保护功能可能有助于炎症诱导的紧急破裂，这对预防免疫病理至关重要。这种机制不仅适用于自身免疫，也适用于其他炎症性中枢神经系统疾病，例如，在病原体诱导的脑膜炎或脑炎期间，IL-12提供神经保护可能为神经炎症和退行性疾病提供了新的途径。  https:///10.1038/s41593-023-01435-z  特别鸣谢 |
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