微小胶质细胞PDCD4缺失通过促进DAXX介导的PPARγ/IL-10信号传导减轻神经炎症相关的抑郁

背景介绍

近年来，神经炎症过程已被证明与包括精神分裂症、抑郁症和焦虑症在内的多种精神疾病有关。这些疾病的一个共同特征是大脑中促炎和抗炎过程的失调。累积证据表明，炎症因子如白介素(interleukin, IL)-1β、IL-6和肿瘤坏死因子-α (tumor necrosis factor-α, TNF-α)等参与了情感障碍的病理过程。然而，尽管大量研究关注了促炎因子在抑郁症中的作用，但抗炎因子及其在促炎和抗炎因子之间失衡中的机制仍需进一步探讨。

炎症刺激对大脑中的常驻巨噬细胞——小胶质细胞特别敏感。小胶质细胞在应激状况下会被激活，并通过依赖活动的突触修剪参与到情感行为的调节中。周围脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)作为小胶质细胞的激活剂，会诱导小胶质细胞的促炎反应并在小鼠中产生类似抑郁的行为。长时间使用微小胶质细胞抑制剂，如米诺环素(minocycline)，可以预防小鼠因神经炎症而引发的类似抑郁的行为。此外，过氧化物酶体增殖物激活受体γ（peroxisome proliferator-activated receptor gamma, PPARγ）作为一种核受体家族成员，因其在抑郁中的重要作用而广受关注。

程序性细胞死亡4（programmed cell death 4, PDCD4）是一种与凋亡相关的分子，被广泛参与肿瘤发生和炎症性疾病。既往研究表明，抑郁症患者大脑中PDCD4表达升高，并且通过阻断脑源性神经营养因子（brain-derived neurotrophic factor, BDNF）和上调促炎反应在慢性应激诱导的类似抑郁行为中发挥作用。然而，PDCD4在神经系统炎症中的具体功能还不清楚。

本研究旨在探索小胶质细胞特异性PDCD4在炎症相关抑郁中的作用及其可能机制。

论文来源

本文由Yuan Li, Bing Zhan, Xiao Zhuang, Ming Zhao, Xiaotong Chen, Qun Wang, Qiji Liu和Lining Zhang（作者通讯人）等人撰写，发表于《Journal of Neuroinflammation》期刊，2024年第21卷第143期。

研究流程

1. 小胶质细胞PDCD4缺失对神经炎症相关抑郁的缓解效果

a. 实验设计及模型

为了研究中介炎症相关抑郁的小胶质细胞PDCD4，研究者使用LPS给成年雄性小鼠进行腹腔注射，以模拟抑郁状态，并使用尾悬挂试验(tail suspension test, TST)和强迫游泳试验(forced swimming test, FST)验证小鼠的类似抑郁行为。

通过基因工程技术，研究者生成了小胶质细胞的PDCD4条件性敲除小鼠（PDCD4 mcko小鼠），并进行了一系列生物化学实验和行为学测试。

b. 实验结果

实验结果显示，在LPS诱导的类似抑郁小鼠前额叶皮质(pfc)中，PDCD4 mRNA和蛋白水平显著升高。然而，小胶质细胞的PDCD4敲除能明显缓解LPS诱导的抑郁行为。这一保护作用通过小胶质细胞特异性PDCD4敲除来实现。

通过免疫荧光染色实验，研究者观察到LPS处理增加了前额叶皮质和海马中PDCD4的表达水平。行为学测试显示，LPS处理的PDCD4 mcko小鼠在强迫游泳试验和尾悬挂试验中的不动时间显著减少，且蔗糖偏好测试中的蔗糖偏好率显著上升，表明其抑郁行为得到缓解。

2. 小胶质细胞PDCD4缺失通过促进PPARγ信号传导缓解LPS诱导的小胶质细胞活化

a. 分子机制探究

为了探究小胶质细胞PDCD4缺失观察到的抗抑郁效应的分子机制，研究者进行了RNA测序分析。结果显示，有586个基因在LPS处理的PDCD4 mcko小鼠的pfc中差异表达。KEGG通路分析显示热生成和氧化磷酸化显著变化。基因集富集分析（GSEA）显示PPAR信号通路在LPS处理的PDCD4 mcko小鼠中富集，表明PPARγ可能是关键调控基因。

实验结果进一步显示，PPARγ mRNA和蛋白在LPS处理的对照组小鼠的pfc中显著减少，但在PDCD4 mcko小鼠中并没有减少。PPARγ抑制剂GW9662能够消除PDCD4缔约的小胶质细胞在LPS处理下的抗抑郁效应。

3. PDCD4通过阻断PPARγ和DAXX的相互作用抑制PPARγ核表达

为了探究PDCD4如何调控PPARγ功能，研究者使用小鼠原代小胶质细胞进行实验。实验结果显示，PDCD4敲除下PPARγ蛋白水平不变，但在LPS刺激24小时后PPARγ水平显著增加。

通过免疫沉淀实验，研究者发现DAXX与PPARγ相互作用，并进一步探讨了PDCD4对PPARγ-DAXX复合物形成的影响。实验结果显示，PDCD4过表达减少了PPARγ和DAXX的相互作用，而PDCD4敲除增强了二者的相互作用，从而促进了PPARγ的核运输。

4. 小胶质细胞PDCD4缺失通过挽救IL-10的表达缓解LPS诱导的抑郁行为

研究者通过脑室内注射IL-10中和抗体IL-10rα，发现在LPS处理的小胶质细胞PDCD4 mcko小鼠中，IL-10中和显著阻止了其抑郁行为的改善，表明IL-10在PDCD4缺失抗抑郁作用中的重要角色。

研究结论

这项研究提供了直接证据，表明小胶质细胞PDCD4通过中断PPARγ介导的IL-10转录，介导了神经炎症相关的小胶质细胞激活及其后续的类似抑郁行为。

科学价值及应用前景

这项研究揭示了小胶质细胞PDCD4在神经炎症和抑郁症中的作用及其分子机制，突出了PDCD4作为治疗神经炎症相关抑郁潜在靶点的重要性，为未来开发新型抗抑郁治疗方法提供了新的思路。

研究亮点

1. 机制创新：揭示了PDCD4通过DAXX介导的PPARγ/IL-10信号传导途径在炎症相关抑郁中的关键作用。
2. 行为学验证：在多种行为学测试中证实了小胶质细胞PDCD4缺失对LPS诱导抑郁行为的缓解效果。
3. 生物化学实验：通过RNA测序、免疫荧光、免疫沉淀等多种技术深入探讨了相关分子机制。