新生儿呼吸道感染导致脑干的神经炎症

2024-07-31 Wed
新生儿呼吸道感染导致脑干神经炎症研究背景介绍呼吸道感染是新生儿中最常见的疾病和发病率原因之一。在急性期，感染已知会引起广泛的外周炎症。然而，这种炎症对控制呼吸的关键神经中枢的影响尚未被充分探索。此研究利用一个已经被详细描述的模型，研究了新生儿呼吸道感染对髓延脑（medulla oblongata）的急性反应，髓延脑中包含了关键的呼吸区域。
论文来源介绍这篇论文由Kateleen E Hedley, Henry M Gomez, Eda Kecelioglu, Olivia R Carroll, Phillip Jobling, Jay C Horvat, 和 Melissa A Tadros 等人撰写。作者隶属于澳大利亚Newcastle大学的School of Biomedical Sciences & Pharmacy以及Hunter Medical Research Institute。论文发表在2024年的Journal of Neuroinflammation杂志上。
研究的详细流程研究模型和样本处理新生鼠模型处理：利用新生鼠模型，研究新生儿呼吸道感染对髓延脑的影响。在出生24小时内，BALB/c小鼠被鼻内注射Chlamydia muridarum（CMU）或以安慰剂（SPG）处理。在出生后第15天（P15）进行了组织样本收集，这是外周炎症达到峰值的时间点。
样本分类：分为四组：女性SPG组（FSPG），女性CMU组（FCMU），男性SPG组（MSPG），男性CMU组（MCMU）。每组分别有7到8个样本，总计55个小鼠参与实验，来自13窝母鼠。
组织处理和RNA提取：分别从肺和髓延脑中提取RNA, 进行了RT-qPCR分析以确认感染和炎症标志物的表达。髓延脑RNA的提取使用了RNeasy® Mini Kit（QIAGEN），肺组织RNA的提取则使用了标准协议。
分析技术和实验方法RT-qPCR：使用RT-qPCR对各组样本的炎症标志物表达进行比较。主要检测的基因包括：CXCL9, CXCL10, IL-13, KCNN4, BDNF, TGFβ, PTGS2, STAT6等。所有的qPCR引物都经过了严格设计和验证，确保了实验的可靠性。
免疫荧光标记：通过IBA1和GFAP对髓延脑的神经胶质细胞进行标记，目的是观察微胶质细胞和星形胶质细胞的变化。利用了Olympus BX50显微镜和DP72摄像头获取图像，并通过ImageJ软件进行荧光强度和面积百分比的定量分析。
研究结果外周反应体重变化：在感染的CMU小鼠中，从实验第6天至第15天，体重增长率显著下降。这与感染导致的健康状况恶化一致。
肺炎症标志物：在第15天测量的肺组织中，发现了显著的16S表达，这表明所有感染组的小鼠均被成功感染。进一步的分析显示，CXCL9, NLRP3, TNFα和IL-1β在感染小鼠肺中显著上调，表明外周炎症反应显著且无性别差异。
髓延脑中的炎症反应女性小鼠的炎症反应：
CXCL9和CXCL10：在FCMU组中显著上调，这两个细胞因子有助于免疫细胞的迁移和激活，限制感染的扩散。
BDNF和IL-13：在女性感染组中显著上调，BDNF主要参与大脑的发育和神经保护，IL-13具有抗炎特性。
KCNN4：显著上调，被认为在神经炎症反应中起负面作用，但其具体影响需要进一步研究。
男性小鼠的炎症反应：
PTGS2和STAT6：在MCMU组中显著下调，表明男性小鼠的炎症反应较为抑制，可能导致更差的长期健康结果。
微胶质和星形胶质细胞的反应NTS和DMX的变化：
微胶质细胞数量及形态在女性和男性小鼠中表现出显著差异。女性在DMX中的细胞数量及MFI减少，微胶质细胞表现出更强的抗炎反应；而男性在DMX中的细胞数量及MFI增加，表现出更强的炎症反应。
星形胶质细胞在NTS中的面积百分比增加，但在DMX中的变化不显著。
结论本研究首次系统探讨了新生儿呼吸道感染对髓延脑呼吸中枢的急性影响，发现性别对神经炎症反应有显著影响。女性小鼠表现出更强的神经保护性炎症反应，而男性小鼠的炎症反应较为抑制。这些发现强调了在关键发育期内，呼吸道感染可能会对神经中枢产生长期影响，甚至造成永久性呼吸系统功能障碍。这项研究为未来临床干预提供了重要依据，尤其是针对新生儿呼吸道感染的性别特异性治疗策略。
研究意义这项研究显著提高了我们对新生儿呼吸道感染对中枢神经系统影响的理解，特别是髓延脑呼吸中枢的性别特异性反应。研究结果不仅有助于揭示新生儿肺炎相关的长期健康问题，还为发展新的治疗策略提供了科学依据，将在临床实践中具有重要意义。