重复低剂量脂多糖给药改善重复社会失败压力诱导的行为异常和免疫反应

2024-08-02 Fri
重复低剂量脂多糖预处理改善重复社会挫败应激诱发的行为异常和异常免疫反应背景介绍应激对人体健康有显著影响，尤其是慢性应激会诱发多种生理和心理障碍。下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴是主要的神经内分泌系统，分泌糖皮质激素（glucocorticoid），如皮质酮和皮质醇，调控应激反应。然而，持续的慢性应激暴露会扰乱HPA轴调控功能，进而影响糖皮质激素的负反馈调节机制，导致生理功能失调。同时，糖皮质激素还调控免疫系统，包括炎症反应的免疫调节。这种应激激素在体外刺激免疫细胞，并通过血脑屏障或中枢神经系统的第二信使信号通路进入中枢神经系统，激活驻留的免疫细胞，特别是小胶质细胞。大量研究表明，慢性炎症与大脑功能失调，包括情绪、认知功能和行为模式密切相关。
近年来，研究发现低剂量脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）预处理可以诱发一种耐受状态，使炎症反应重新配置，从而减少炎症因子的产生。LPS耐受在某些神经疾病模型中显示出神经保护作用，但其对情感障碍的预防作用尚未完全阐明。
研究来源这篇题为”Repetitive Administration of Low-Dose Lipopolysaccharide Improves Repeated Social Defeat Stress-Induced Behavioral Abnormalities and Aberrant Immune Response”的论文，由Vichuda Charoensaensuk、Wei-Lan Yeh等学者共同完成，发表于Journal of Neuroimmune Pharmacology期刊2024年第19卷第38页。论文旨在探讨LPS预处理对重复社会挫败应激（RSDS）小鼠行为异常及异常免疫反应的影响及其潜在机制。
研究流程本研究使用了八周龄雄性C57BL/6小鼠和二十五周龄雄性CD-1(ICR)小鼠。C57BL/6小鼠被分为实验组和控制组，并在标准实验室条件下饲养。所有动物实验均遵循中国医科大学的动物护理和使用指南。
动物处理与RSDS程序C57BL/6小鼠通过腹腔注射0.5 mg/kg的LPS进行预处理，每天一次，连续4天，以诱导内毒素耐受。随后，小鼠经历了为期6天的RSDS程序。RSDS程序根据标准操作流程进行，每天将几只C57BL/6小鼠放入不同的ICR攻击者的小笼子中进行2小时的身体接触，接触结束后返回自己笼子中22小时。
行为测试和样本采集在RSDS程序结束后的第11天进行社交互动测试、升高迷津测试及光暗箱测试，并收集血清和脑组织样本用于进一步分析。在另一实验中，在RSDS程序结束后的12-13小时内，收集脑、血、脾和骨髓样本，用于白细胞分析。
细胞培养与内毒素耐受诱导成年小鼠脑小胶质细胞（IMG）和新生小鼠脑小胶质细胞（BV2）在含有10%胎牛血清和1%青霉素-链霉素的DMEM介质中培养。为了诱导细胞内毒素耐受反应，用10 ng/ml LPS处理细胞20小时，然后用500 ng/ml重组小鼠脂质牲骨素（LCN2）蛋白处理12小时后进行mRNA提取。
研究结果LPS耐受缓解RSDS引起的社交回避行为LPS预处理显著延长了目标存在时RSDS小鼠在交互区的停留时间，同时减少了在角区的停留时间。这表明LPS耐受能缓解RSDS小鼠的社交回避行为，同时对正常小鼠的社交互动无显著影响。
LPS耐受改善RSDS诱导的焦虑行为通过升高迷津实验和光暗箱实验测试焦虑行为，结果显示，LPS预处理显著增加了RSDS小鼠在开放臂和光区的停留时间，减少了在封闭臂和暗区的停留时间，表明LPS耐受可以缓解RSDS引起的焦虑行为。
LPS耐受影响RSDS小鼠海马中与应激相关的蛋白RSDS小鼠海马中单胺氧化酶（MAO-A和MAO-B）和糖皮质激素受体（GR）的表达水平显著变化。LPS预处理显著降低了MAO-A和MAO-B的表达，增加了GR的表达，表明LPS耐受通过调节应激相关蛋白，改善社会回避和焦虑行为。
LPS预处理通过CCL2-CCR2轴调节外周炎症性单核细胞向脑部的渗透通过流式细胞术分析发现，RSDS小鼠脑部CD11b+CD45hi外周白细胞和CD11b+CD45hily6chiccr2+炎症性单核细胞显著增多，而LPS预处理显著减少了这些细胞的数量。此外，LPS预处理降低了CCL2/CCR2轴在外周炎症单核细胞向脑部渗透中的作用，表明LPS耐受能通过该轴缓解RSDS诱导的炎症和行为异常。
LPS耐受抑制脂质牲骨素（LCN2）诱导的小胶质细胞激活和CCL2表达LPS预处理显著降低了RSDS小鼠脑部小胶质细胞的激活状态和LCN2的表达。体外实验也表明，LPS预处理有效抑制了LCN2引发的小胶质细胞CCL2、IL-6、IL-1β和TNF-α的过度表达，这表明LCN2在小胶质细胞激活中起着重要调节作用，LPS耐受能通过调节LCN2表达改善RSDS引发的免疫异常。
LPS耐受促进RSDS小鼠海马内源性抗氧化剂水平研究进一步发现，RSDS小鼠海马中内源性抗氧化剂如GCLM、GCLC、NQO1和抗炎表型标记物ARG1的表达显著降低，而LPS预处理则显著提高了这些抗氧化蛋白的水平，表明LPS耐受通过促进内源性抗氧化剂的产生，抑制炎症反应，改善社会回避和焦虑行为。
研究结论本研究表明，重复的低剂量LPS预处理可通过多种机制保护小鼠免受RSDS引发的行为异常和免疫反应异常。研究结果支持了LPS耐受通过调节免疫系统和中枢神经系统之间的相互作用，减少外周炎症性细胞向脑部的渗透，维持脑部和免疫系统中炎症和抗炎的平衡，从而保护小鼠免受RSDS诱发的异常免疫反应和行为改变。