强化Fractalkine信号轴通过差异调控小胶质细胞过度活化影响1,2-二氯乙烷中毒小鼠神经炎症的新机制

《Ecotoxicology and Environmental Safety》：Potentiated fractalkine signaling axis affects neuroinflammation in 1,2-dichloroethane- intoxicated mice via divergent modulating ways on microglial hyperactivation

本研究针对环境污染物1,2-二氯乙烷(1,2-DCE)诱导的神经炎症这一关键问题，通过构建小鼠中毒模型，创新性地探讨了Fractalkine(FKN)/CX3CR1信号轴在神经炎症中的作用机制。研究发现，低剂量sFKN或过表达FKN/CX3CR1可通过调节小胶质细胞A1R/A2aR表达平衡，抑制p38 MAPK/NF-κB通路激活，从而缓解神经炎症；而高剂量sFKN则产生相反效应。该研究为环境污染物致神经损伤的防治提供了新靶点。

　　

在工业快速发展的今天，工人在生产过程中难免会接触到各种化学溶剂，其中1,2-二氯乙烷(1,2-DCE)作为一种常用的工业溶剂，如果防护不当，可能通过呼吸道吸入导致中毒性脑病。这种疾病的核心病理过程之一是神经炎症——大脑中的免疫细胞过度激活引发的炎症反应，最终可能导致危及生命的脑水肿。然而，目前对于1,2-DCE如何引发神经炎症，以及如何有效干预这一过程，科学界仍知之甚少。

在这项发表于《Ecotoxicology and Environmental Safety》的研究中，中国刑事警察学院法医学系的杨金汉、金亚平等科研人员将目光投向了大脑中一对重要的"通信搭档"：神经元表达的Fractalkine(FKN)及其在小胶质细胞上的受体CX3CR1。这对信号轴如同神经细胞与免疫细胞之间的"对话桥梁"，在生理状态下维持着小胶质细胞的静息状态，但在病理条件下，这种对话可能被扰乱，甚至"说错话"，从而加剧神经炎症。

为了解开这一谜团，研究团队设计了一系列精巧的实验。他们首先通过静态吸入暴露建立了1,2-DCE中毒小鼠模型，模拟人类职业暴露场景。随后利用腺相关病毒(AAV)介导的基因过表达技术，特异性在神经元中过表达FKN，同时在小胶质细胞中过表达CX3CR1。此外，还通过脑室注射不同剂量的可溶性FKN(sFKN)蛋白，观察外源性干预效果。在细胞水平，研究人员使用小鼠小胶质细胞系BV2细胞，暴露于1,2-DCE的体内代谢产物2-氯乙醇(2-CE)，并观察不同浓度sFKN的处理效果。通过蛋白质印迹(Western blot)、免疫荧光染色、实时定量PCR、酶联免疫吸附试验(ELISA)等分子生物学技术，研究人员系统评估了FKN信号轴对神经炎症的调控作用及其潜在机制。

研究结果揭示了令人惊讶的发现：FKN信号轴在1,2-DCE中毒过程中扮演着"双面角色"，其效应严格依赖于作用强度和方式。

3.1. 小鼠在1,2-DCE中毒过程中一般健康状况

随着暴露时间延长，中毒小鼠出现身体震颤、前肢屈曲等神经系统症状，脑含水量显著增加，呈现典型脑水肿病理改变。

3.2. 1,2-DCE中毒过程中小鼠脑内FKN和CX3CR1的时间表达模式

研究发现，在中毒早期(第2天)，脑内sFKN水平显著升高；而在晚期(第3天)，FKN和CX3CR1的蛋白和mRNA水平均明显下降。这表明FKN信号轴在中毒早期被激活，而在晚期受到抑制。

3.3. 通过过表达FKN和CX3CR1增强FKN信号轴可抑制星形胶质细胞和小胶质细胞的促炎激活，减轻1,2-DCE中毒小鼠脑内的神经炎症

过表达FKN和CX3CR1能显著降低小胶质细胞标志物Iba-1、CD11b和促炎标志物C1q的水平，同时提高抗炎标志物Arg-1的表达。此外，这种干预还抑制了星形胶质细胞的过度激活，降低了促炎因子TNF-α、IL-6、iNOS的水平，提高了抗炎因子TGF-β的表达。机制上，过表达FKN/CX3CR1抑制了p38 MAPK/NF-κB信号通路的激活，表现为磷酸化p38(p-p38)、磷酸化p65(p-p65)和磷酸化IκB(p-IκB)水平的下降。

3.4. 低剂量和高剂量sFKN增强FKN信号轴通过差异调节方式对1,2-DCE中毒小鼠脑内小胶质细胞过度活化和神经炎症的不同影响

低剂量sFKN(2μg)干预与过表达效果类似，能抑制小胶质细胞的促炎极化，促进其抗炎极化，并抑制p38 MAPK/NF-κB通路激活。然而，高剂量sFKN(5μg)不仅不能缓解促炎极化，反而进一步抑制了小胶质细胞的抗炎极化，增强了神经炎症反应。

3.5. 不同浓度外源性sFKN对2-CE暴露的BV2细胞炎症因子表达的影响及其机制

体外实验表明，2-CE暴露破坏了小胶质细胞中腺苷受体(ARs)的平衡，导致A1R表达下调和A2aR表达上调。低剂量sFKN(30-60ng/mL)能逆转这种失衡，而高剂量sFKN(90-120ng/mL)则无效。使用A2aR拮抗剂SCH58261可抑制2-CE诱导的促炎反应，证实A2aR介导的信号通路在其中的关键作用。

研究的讨论部分深入分析了这些发现的科学意义。FKN信号轴在神经炎症中的"双刃剑"效应可能与其对腺苷受体表达的差异调控有关。在正常生理状态下，FKN通过激活A1R发挥抗炎作用；而在病理条件下，高水平的FKN可能通过影响A2aR表达，反而促进炎症反应。这种剂量依赖性的效应为理解FKN在神经系统疾病中的复杂作用提供了新视角。

这项研究首次系统阐述了FKN信号轴在环境污染物诱导的神经损伤中的双重调节作用，揭示了其效应与腺苷受体表达变化的密切关联。不仅为1,2-DCE中毒性脑病的防治提供了新的理论依据，也为其他神经炎症相关疾病的治疗策略开发提供了重要参考。特别是研究提示，在利用FKN信号轴进行干预时，必须谨慎考虑剂量效应，以避免适得其反的结果。这些发现对理解神经元-胶质细胞对话在神经炎症中的复杂调控网络具有重要科学价值，为未来开发精准的神经炎症调控策略奠定了坚实基础。