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01 引言
生命早期的炎症刺激不仅影响中枢神经系统的发育,而且对个体的行为也有持久的影响。科研工作者很早前就注意到,出生前或儿童时期经历过创伤或病毒感染,会大大增加青春期或成年后出现情绪障碍的可能性,比如患上抑郁症或焦虑症。
临床相关研究显示,抑郁患者大脑的前扣带皮层(ACC)突触密度下降和炎症水平的升高。小胶质细胞是大脑驻地免疫细胞,病理状态下,活化的小胶质细胞是脑组织炎症状态的指挥官,与抑郁症发生发展密切相关。
那么,经历生命早期炎症的青春期发育过程中,小胶质细胞的活化模式以及对神经活动调控的改变是否导致了青春期的抑郁情绪呢?
02 诱发抑郁的新机制
中国科学技术大学生命科学与医学部张智课题组长期致力于研究神经环路的结构和可塑性在神经系统疾病中的作用,前期研究解析了抑郁和焦虑情绪与疼痛交互作用的神经环路基础。
2021年7月6日,张智/晋艳课题组与中国科学院徐林团队联合在Neuron(神经科学顶刊,IF=17.17)上发表文章Early-life inflammation promotes depressive symptoms in adolescence via microglial engulfment of dendritic spines,该文章综述图由格索普生物创作!
文章提出,生命早期炎症导致个体在青春期发育过程中ACC的小胶质细胞对生活中的随机应激事件易感,继而过度吞噬神经元树突棘,使得ACC谷氨酸神经元(ACCGlu)对抗应激的能力减弱,从而产生青春期的抑郁情绪。
03 实验方法及结论
研究人员通过在小鼠脑发育的关键时间窗腹腔给予脂多糖建立炎症模型,探索小鼠从幼年到青春期发育过程中,ACC小胶质细胞响应应激的模式。
实验人员通过转录组分析发现(RNA-seq)发现:当出生14天(P14)接受过腹腔注射LPS刺激的小鼠在发育至青春期(P45)时,大脑的前扣带皮层(ACC)的趋化因子受体(CX3CR1)表达显著升高(如下图1)。中枢神经中CX3CR1在小胶质细胞中特异性表达,对神经元的树突棘修剪和动作电位的传递具有重要作用。
经历过早期炎症诱导的小鼠,在青春期发育过程中受到环境压力因素(stressors)刺激时,神经元分泌可溶性的趋化因子(CX3CL1),由于表面受体CX3CR1的表达升高,其脑中的小胶质细胞会被再次多度活化,对神经元树突棘的吞噬作用也随之异常激活。
这导致了谷氨酸能神经元(ACCGlu neuronal)的功能损伤,以及动作电位失常;谷氨酸神经元面对应激时被激活的能力下降,削弱了机体对压力挑战的应对,并最终从而促进了青春期小鼠抑郁情绪的产生。(如下图2)
04 结论与展望
研究人员指出,过去对于神经环路的研究主要集中在神经元-神经元之间的作用;然而,大脑中存在巨量的小胶质细胞,这些细胞在病理环境下介导的神经环路可塑性有什么作用及功能,是当前神经科学领域研究的前沿和热点。
随着人们对小胶质细胞与抑郁症发生发展的关系有越来越清楚的了解,未来有望带来相应的诊断和治疗方法,让青少年和成年人摆脱抑郁症的困扰。
论文链接:https://doi.org/10.1016/j.neuron.2021.06.012
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