CARD9传递胰岛交感神经β2信号，重塑T1D中巨噬细胞肌酸代谢
研究背景
1型糖尿病 (Type 1 Diabetes, T1D) 是一种以胰腺β细胞损伤为特征的自身免疫性疾病。在T1D病程中，胰腺内分泌区的交感神经元发生选择性损失，而胰岛周围外分泌区的交感神经元则保持完整。这种异常的交感神经信号可能破坏神经-内分泌-免疫网络的平衡并参与T1D的发生发展，但其潜在分子机制仍不明确。
2025年11月16日，华中科技大学药学院向明教授团队在Advanced Science（IF=14.1）在线发表题为“CARD9 Conveys Pancreatic Islet Sympathetic Nervous β2 Signals to Reshape Macrophage Creatine Metabolism in Type 1 Diabetes”的研究论文。研究通过单细胞组学与全组织免疫染色证实，T1D患者及模型小鼠的胰腺交感神经密度显著降低；手术或化学手段抑制交感神经系统会加重T1D病情，而清除巨噬细胞可缓解该病理效应。机制上，去甲肾上腺素（NE）释放减少会损伤胰岛巨噬细胞的β2-肾上腺素能受体(β2-AR)-PKA-CREB1信号通路，导致衔接蛋白CARD9表达下调；CARD9缺失会降低SLC6A8介导的肌酸摄取，促使巨噬细胞向促炎表型极化，并通过减少神经营养因子与抗炎因子分泌诱发交感轴突铁死亡。相反，β2-AR激动剂FMT (formoterol)可恢复PKA-CREB1-CARD9信号活化，维持肌酸代谢稳态并使巨噬细胞保持抗炎表型。本研究揭示了一条由CARD9调控的全新交感-巨噬细胞-肌酸代谢轴，将神经信号与T1D的免疫、代谢调控相偶联，为T1D的神经免疫靶向治疗提供了新依据。
鼠来宝生物为研究提供了CD11c-DTR小鼠。
研究亮点
首次揭示T1D早期胰岛交感神经选择性丢失是致病驱动事件：该丢失发生于高血糖之前，且非高血糖或低胰岛素血症的继发改变，颠覆了传统观点（认为糖尿病神经病变是慢性代谢并发症），确立了交感神经病变在T1D发生中的主动驱动作用。
发现全新的“交感-巨噬-肌酸代谢”神经-免疫-代谢轴：完整阐明β2-AR-PKA-CREB1-CARD9-SLC6A8肌酸信号通路，系统解释了外周交感神经信号如何通过巨噬细胞代谢重编程调控免疫极化，为T1D的神经免疫机制提供了全新的分子框架。
证实巨噬细胞是交感信号的关键介导者：通过巨噬细胞清除（氯膦酸盐脂质体、CD11c-DTR）与交感去神经联合实验，证明巨噬细胞是胰岛内交感信号传递的核心环节，为神经损伤与自身免疫破坏之间提供了机制桥梁。
研究方法与结果
T1D进程中胰岛交感神经的特异性丢失
主要方法：通过整合T1D患者与健康人胰岛的单细胞测序数据（UMAP聚类分析）、对雌性NOD小鼠和雄性STZ诱导T1D小鼠胰腺进行全组织透明化3D成像、结合分子检测(Westernblot、qPCR)以及性别比较和非自身免疫性高血糖模型（db/db、高脂饮食）及胰岛素补充实验，验证交感神经丢失与血糖、胰岛素水平的因果关系。
核心结果：T1D患者和小鼠胰岛中β细胞和神经细胞比例显著减少，交感神经标志物TH和STMN2表达下调，而副交感（ChAT、VAChT）和感觉神经（CGRP）标志物无变化；3D成像显示TH⁺神经元数量减少、胰岛与交感神经末梢距离增加、胰岛内交感神经纤维密度降低；该现象在雄性和雌性小鼠中一致，不具有性别依赖性；在非自身免疫性高血糖模型（db/db、高脂饮食）中未观察到交感神经丢失反而略有增加，且STZ诱导的T1D小鼠经胰岛素补充恢复正常血糖后仍不能恢复胰岛交感神经支配。额外实验表明，胰岛交感神经丧失并非高血糖或低胰岛素血症的次要后果。
核心结论：胰岛交感神经丢失是T1D的早期特异性病理事件，发生于明显高血糖之前，且并非高血糖或低胰岛素血症的继发性结果。
图1. T1D病程中胰岛交感神经的选择性丢失
抑制交感神经肾上腺素能信号加重T1D进展
主要方法：通过化学（6-羟多巴胺，6-OHDA）和手术（腹腔神经节切除术，CGX）两种方式抑制交感神经活性，分别在NOD小鼠和STZ诱导小鼠中评估T1D疾病进展。
核心结果：6-OHDA或CGX处理均显著增加糖尿病发病率和死亡率，降低血清胰岛素水平，加剧胰岛免疫细胞浸润和胰岛面积减少，并导致胰岛细胞凋亡增加；流式细胞术显示胰腺中CD11c⁺巨噬细胞、CD206⁺巨噬细胞和CD8⁺T细胞增多，脾脏中CD4⁺和CD8⁺T细胞也增加；在STZ诱导模型中，6-OHDA或CGX同样加速糖尿病发生、引起高血糖和体重下降、糖耐量受损，并加重胰岛炎和细胞凋亡。
关键结论：早期交感肾上腺素能信号的破坏通过促进免疫细胞浸润和β细胞破坏，加速T1D的发生与进展。
图2. 抑制交感神经肾上腺素能信号加重T1D进展
T1D中胰岛巨噬细胞与交感神经信号密切相关
主要方法：分析不同周龄NOD小鼠胰岛免疫细胞单细胞数据明确巨噬细胞的动态变化特征，结合3D免疫荧光验证巨噬细胞与交感神经的空间关联，再采用氯膦酸脂质体非特异性清除巨噬细胞、CD11c-DTR小鼠特异性清除巨噬细胞两种策略，分别联合6-OHDA交感神经损毁处理，验证胰岛免疫细胞在T1D中的作用。
核心结果：NOD小鼠胰岛早期以巨噬细胞为主，促炎巨噬细胞随病程占比上升，且巨噬细胞与交感神经空间定位紧密，单独交感去支配会加速T1D进展，单独清除巨噬细胞可延缓发病，两者联合处理仅能部分缓解病情，而在巨噬细胞特异性清除的CD11c-DTR小鼠中，6-OHDA无法加重STZ诱导的T1D相关表型。
关键结论：胰岛内巨噬细胞是交感神经信号的关键介导者，响应交感神经信号并参与T1D的进展。
图3. 胰岛内的巨噬细胞在T1D进展过程中感知交感神经信号
CARD9是巨噬细胞传递β2-AR信号的下游效应分子
主要方法：交感神经与靶细胞之间的相互作用主要由神经递质介导。检测T1D小鼠胰腺与血清的交感神经递质水平、分析胰岛巨噬细胞的肾上腺素能受体表达谱，利用β2-AR激动剂FMT和拮抗剂BTX处理巨噬细胞并结合RNA-seq、WGCNA多组学联合筛选，再通过CARD9敲低与过表达进行功能回复验证。
核心结果：NE下降最显著且与CD11c⁺巨噬细胞比例负相关；胰岛巨噬细胞高表达β2-AR且随T1D进展下降；FMT上调CARD9并促进抗炎极化（CD206⁺），BTX则相反；WGCNA和交集分析筛选出CARD9为关键分子；CARD9敲低或过表达可逆转β2-AR对巨噬细胞极化的影响；胰腺巨噬细胞特异性CARD9敲低或全身敲除均加速T1D、加重交感神经丢失和免疫浸润。
关键结论：CARD9作为巨噬细胞中β2-AR信号的下游效应分子，介导交感神经递质NE对巨噬细胞活化状态的调控。
图4. CARD9是巨噬细胞传递β2-AR信号的调控因子
CARD9缺失加剧交感神经丢失并促进铁死亡
主要方法：建立AAV介导的胰腺巨噬细胞特异性Card9敲低NOD小鼠模型、构建Card9⁻/⁻小鼠行STZ诱导T1D、将WT或Card9⁻/⁻BMDM与PC12细胞共培养并检测铁死亡相关指标、以及将不同处理组BMDM过继转输至CD11c-DTR小鼠等方法。
核心结果：巨噬细胞特异性沉默CARD9或全身敲除CARD9均可显著加剧小鼠T1D病情与胰岛交感神经丢失，CARD9缺陷会使巨噬细胞神经营养因子和抗炎因子分泌减少，进而诱导交感神经元发生铁死亡，且过继回输BTX处理的Card9−/−巨噬细胞会进一步加重小鼠的T1D与交感神经损伤。
关键结论：CARD9缺乏可通过削弱巨噬细胞对交感神经的营养支持、诱发交感神经铁死亡，形成神经损伤与免疫异常的恶性循环，进而加剧1型糖尿病的进展。
图5. CARD9缺失加剧交感神经丢失并促进铁死亡
β2-AR信号通过PKA/CREB1/CARD9轴调控巨噬细胞活化
主要方法：通过转录组分析筛选受β2-AR调控的转录因子，利用数据库预测CARD9启动子上的CREB1结合位点，ChIP-qPCR验证CREB1与Card9启动子的结合，检测cAMP水平、PKA和CREB1磷酸化及亚细胞定位，并使用CREB1抑制剂KG-501和激动剂TTK21、PKA抑制剂H-89和激动剂DC2797处理BMDM。
核心结果：β2-AR可通过调控cAMP水平影响PKA磷酸化，进而调节CREB1的磷酸化与核转位，活化的CREB1可直接结合Card9启动子P1位点并正向调控其转录，抑制或激活CREB1、PKA均可逆转β2-AR对CARD9表达和巨噬细胞极化的调控作用。
关键结论：β2-AR通过cAMP/PKA使CREB1磷酸化入核，转录激活CARD9，从而调控巨噬细胞极化。
图6. β2-AR信号通过PKA/CREB1/CARD9轴调控巨噬细胞活化
β2-AR信号通过CARD9调控的肌酸转运介导巨噬细胞极化
主要方法：检测BTX/FMT处理BMDM后ATP和肌酸水平、分析T1D患者血清胰岛素与肌酸的相关性、检测SLC6A8与CARD9的表达关系、使用肌酸或环肌酸（CCr，不依赖SLC6A8转运）处理BMDM并观察巨噬细胞极化及对PC12细胞TH表达的影响、使用SLC6A8抑制剂RGX202处理、以及比较WT和Card9⁻/⁻BMDM中Cr或CCr对极化的作用。
核心结果：β2-AR信号可调控巨噬细胞肌酸代谢，SLC6A8作为肌酸转运体受CARD9正向调控且与T1D病程相关，依赖SLC6A8的肌酸能维持巨噬细胞抗炎极化，环肌酸可不依赖SLC6A8逆转β2-AR抑制与CARD9缺失引发的促炎极化，且β2-AR对SLC6A8的调控依赖PKA/CREB1/CARD9轴。
关键结论：β2-AR通过CARD9调控SLC6A8介导的肌酸转运来维持巨噬细胞抗炎表型，该轴受损会推动巨噬细胞促炎极化并加剧1型糖尿病进程。
图7. β2-AR信号通过CARD9调控的肌酸转运介导巨噬细胞极化
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参考文献：
Yuan H, Li S, Liu S, et al. CARD9 Conveys Pancreatic Islet Sympathetic Nervous β2 Signals to Reshape Macrophage Creatine Metabolism in Type 1 Diabetes. Adv Sci (Weinh). 2026;13(3):e07543. doi:10.1002/advs.202507543