Changes in microcirculation lead to the progression of organ pathology in diabetes. Although neuroimmune interactions contribute to a variety of conditions, it is still unclear whether abnormal neural activities affect microcirculation related to diabetes. Using laser speckle contrast imaging, we examined the skin of patients with type 2 diabetes and found that their microvascular perfusion was significantly compromised. This phenomenon was recapitulated in a high-fat-diet-driven murine model of type 2 diabetes-like disease. In this setting, although both macrophages and mast cells were enriched in the skin, only mast cells and associated degranulation were critically required for the microvascular impairment. Sensory neurons exhibited enhanced TRPV1 activities, which triggered mast cells to degranulate and compromise skin microcirculation. Chemical and genetic ablation of TRPV1+ nociceptors robustly improve skin microcirculation status. Substance P (SP) is a neuropeptide and was elevated in the skin and sensory neurons in the context of type 2 diabetes. Exogenous administration of SP resulted in impaired skin microcirculation, whereas neuronal knockdown of SP dramatically prevented mast cell degranulation and consequently improved skin microcirculation. Overall, our findings indicate a neural-mast cell axis underlying skin microcirculation disturbance in diabetes and shed light on neuroimmune therapeutics for diabetes-related complications.

Introduction: Dimethyl fumarate (DMF) has shown potential for protection in various animal models of neurological diseases. However, the impact of DMF on changes in peripheral immune organs and the central nervous system (CNS) immune cell composition after ischemic stroke remains unclear. Methods: Eight-week-old C57BL/6J mice with photothrombosis (PT) ischemia and patients with acute ischemic stroke (AIS) were treated with DMF. TTC staining, flow cytometry, and immunofluorescence staining were used to evaluate the infarct volume and changes in immune cells in the periphery and the CNS. Results: DMF reduced the infarct volume on Day 1 after PT. DMF reduced the percentages of peripheral immune cells, such as neutrophils, dendritic cells, macrophages and monocytes, on Day 1, followed by NK cells on Day 3 and B cells on Day 7 after PT. In the CNS, DMF significantly reduced the percentage of monocytes in the brain on Day 3 after PT. In addition, DMF increased the number of microglia in the peri-infarct area and reduced the number of neurons in the peri-infarct area in the acute and subacute phases after PT. In AIS patients, B cells decreased in patients receiving alteplase in combination with DMF. Conclusion: DMF can change the immune environment of the periphery and the CNS, reduce infarct volume in the acute phase, promote the recruitment of microglia and preserve neurons in the peri-infarct area after ischemic stroke.