脂多糖会加剧新生大鼠幼崽因类固醇引起的脑损伤

《MEDIATORS OF INFLAMMATION》：Lipopolysaccharide Sensitizes Steroid-Induced Brain Injury in Neonatal Rat Pups

新生儿肺发育不良（BPD）中感染与糖皮质激素的协同毒性效应及其对脑发育的影响。通过脂多糖（LPS）诱导的感染模型，研究发现LPS处理的小鼠在P5时，Dex或HC显著增加小脑、脑干和海马体的凋亡细胞，尤其是少突胶质前体细胞，并降低突触蛋白PSD95水平。分子机制显示GR和MR受体mRNA在特定脑区表达下调，提示糖皮质激素受体信号异常可能介导神经损伤。

　　这项研究探讨了在新生儿期感染（通过脂多糖LPS模拟）与皮质类固醇（如地塞米松Dex或氢化可的松HC）治疗对大脑发育和损伤的联合影响。研究采用了一个啮齿类动物模型，旨在模拟早产儿在出生后面临感染和皮质类固醇治疗的临床场景，评估这种联合干预对不同脑区的细胞死亡和突触完整性的影响。研究结果揭示了感染与皮质类固醇治疗之间可能存在复杂的相互作用，特别是在某些脑区中，感染可能增强了皮质类固醇对细胞的毒性作用，并影响了突触蛋白的表达，这可能与类固醇受体信号通路的改变有关。

### 研究背景与意义

新生儿呼吸窘迫综合征（BPD）是早产儿面临的主要健康挑战之一。其发病机制涉及多种因素，包括感染、氧化应激以及机械通气等。近年来，随着对氧气使用和非侵入性通气的谨慎管理，感染（如绒毛膜羊膜炎或出生后感染）成为BPD的重要诱因。尽管皮质类固醇在BPD的预防和治疗中显示出一定的效果，但其对新生儿大脑的潜在影响仍存在争议。特别是，类固醇的使用是否会对大脑结构和功能造成损害，特别是在感染存在的情况下，这一问题尚未得到充分解答。

因此，本研究提出了一个假设：感染可能使未成熟的大脑对类固醇治疗更加敏感，从而导致细胞死亡或突触结构破坏。为了验证这一假设，研究人员在新生大鼠中模拟了出生后感染与类固醇治疗的联合影响，并评估了这些干预对不同脑区的影响。研究发现，LPS暴露后使用类固醇会导致某些脑区（如海马体、小脑和脑干）中细胞死亡的增加，且这种效应可能与类固醇受体（如糖皮质激素受体GR和盐皮质激素受体MR）的表达变化有关。

### 实验设计与方法

为了模拟早产儿的临床情况，研究者选择了特定的实验设计，将LPS暴露时间设定在出生后的第一天（P1），随后在接下来的几天内给予Dex或HC的逐渐减量治疗（P2至P4）。这一时间安排反映了人类早产儿在妊娠晚期至出生后早期的大脑发育阶段，该阶段以快速的少突胶质细胞成熟、突触形成和胶质细胞生成为特征。研究人员将大鼠分为六组：对照组（Sal-Sal）、仅使用HC的组（Sal-HC）、仅使用Dex的组（Sal-Dex）、仅LPS暴露的组（LPS-Sal）、LPS暴露后使用HC的组（LPS-HC）和LPS暴露后使用Dex的组（LPS-Dex）。每组的样本量为8只大鼠，以确保统计结果的可靠性。

为了评估LPS和类固醇对大脑的影响，研究人员测量了大鼠的体重和脑重，并通过TUNEL染色检测了脑组织中的细胞死亡情况。TUNEL染色是一种常用的检测细胞凋亡的方法，通过标记DNA断裂来识别凋亡细胞。此外，研究人员还使用了Western blot技术检测了突触蛋白（如突触前蛋白synaptophysin和突触后蛋白PSD95）的表达水平，以评估突触完整性是否受到影响。最后，通过RT-qPCR检测了GR和MR的mRNA表达水平，以探究类固醇受体在感染后是否发生了表达变化，从而影响类固醇的生物学效应。

### 实验结果

研究结果表明，LPS暴露后，大鼠的大脑重量显著下降，尤其是在LPS-Dex组中，这种效应更加明显。这说明LPS可能对大脑发育产生了抑制作用，而Dex的使用进一步加剧了这种影响。同时，TUNEL染色结果显示，LPS暴露后使用HC或Dex的组别中，海马体、小脑和脑干区域的细胞凋亡数量显著增加，尤其是在LPS-HC和LPS-Dex组中。这表明，LPS可能增强了类固醇对大脑细胞的毒性作用，导致细胞凋亡。

进一步分析TUNEL阳性细胞的类型发现，这些细胞主要为少突胶质细胞前体细胞，这提示了类固醇在感染背景下可能对少突胶质细胞的发育产生了不利影响。此外，PSD95的表达在这些脑区中也出现了下降，尤其是在LPS-Dex和LPS-HC组中，这表明类固醇可能破坏了突触结构的完整性。然而，单独使用HC或Dex并未对突触蛋白产生明显影响，说明感染的存在可能是导致突触蛋白表达变化的关键因素。

在GR和MR的表达方面，LPS暴露后使用HC的组别中，GR的mRNA表达在多个脑区（如皮层、纹状体、海马体和小脑）均出现下降，而MR的表达则主要在纹状体中减少。这一变化可能影响了类固醇的信号传递，进而导致其对细胞凋亡和突触结构的不良影响。此外，研究还发现，GR和MR的表达水平在不同脑区之间存在差异，这可能与各脑区的发育阶段和对炎症的敏感性有关。

### 讨论与意义

本研究的发现具有重要的临床意义。首先，LPS暴露后使用类固醇可能加剧大脑损伤，尤其是在某些特定的脑区。这表明，在感染存在的情况下，使用类固醇治疗需要更加谨慎，以避免对未成熟大脑的进一步损害。其次，研究发现类固醇对突触结构的影响可能依赖于感染的存在，这提示了感染与类固醇之间的相互作用可能在大脑发育过程中起到关键作用。

此外，研究还指出，不同脑区对感染和类固醇的反应可能存在差异。例如，小脑的发育周期较长，且对损伤较为敏感，因此在感染和类固醇的联合作用下，其细胞凋亡率显著增加。而其他脑区（如皮层和纹状体）则可能因发育较早而具有更强的抗凋亡能力。这种区域特异性反应可能与不同脑区的受体分布和表达水平有关，也提示了未来研究需要进一步探讨不同脑区对类固醇的反应机制。

### 临床与研究的启示

本研究的发现为临床决策提供了新的视角。目前，一些临床指南建议在早产儿中使用低剂量的HC来预防BPD，尤其是在存在绒毛膜羊膜炎的情况下。然而，本研究的结果表明，这种治疗可能在感染存在时带来额外的风险，特别是在某些脑区。因此，未来的临床研究需要进一步评估类固醇在感染背景下的安全性，并考虑其对大脑发育的潜在影响。

此外，研究还强调了感染和类固醇治疗之间的复杂关系。感染可能通过改变类固醇受体的表达水平，增强类固醇对大脑的毒性作用。这种机制可能涉及类固醇受体信号通路的改变，从而影响大脑的正常发育。因此，未来的治疗方法可能需要结合抗感染和类固醇治疗，以平衡其对BPD的预防效果与对大脑的潜在伤害。

### 研究的局限性与未来方向

尽管本研究提供了重要的数据，但其仍存在一些局限性。首先，研究未能完全揭示LPS如何具体影响类固醇受体的表达和功能，需要进一步的分子机制研究。其次，LPS和类固醇的剂量以及其作用的时间窗口尚未明确，未来的研究可以探索不同剂量和时间点对大脑损伤的影响。此外，研究未能评估这些早期大脑损伤对长期认知和行为的影响，因此需要进行更长时间的随访研究。

总的来说，这项研究为理解感染与类固醇治疗对未成熟大脑的联合影响提供了新的证据，并强调了在感染背景下使用类固醇治疗的潜在风险。这些发现不仅有助于指导临床实践，也为未来的研究提供了重要的方向，特别是在探索如何在感染存在的情况下安全地使用类固醇治疗，以减少对大脑的不良影响。