小胶质细胞介导的BLA-ACC谷氨酸能神经环路过度活化在应激诱导的内脏高敏感和焦虑中的作用机制研究

《Molecular Medicine》：Microglia-mediated BLA glutamatergic neuronal hyperactivity in the BLA-ACC pathway contributes to stress-induced visceral hypersensitivity and anxiety in rats

本研究针对应激诱发肠易激综合征（IBS）患者常见的内脏高敏感和焦虑共病机制不清的难题，探讨了基底外侧杏仁核（BLA）小胶质细胞及其投射至前扣带回皮层（ACC）的神经通路在其中的作用。研究人员通过水回避应激（WAS）大鼠模型，结合化学遗传学、免疫荧光等技术，发现抑制BLA小胶质细胞活性可阻止应激诱导的BLA谷氨酸能神经元过度活化、神经炎症及BLA-ACC通路亢进，从而缓解内脏痛和焦虑样行为。该研究揭示了BLA-ACC神经环路是治疗内脏痛与焦虑共病的潜在新靶点。

　　

肠易激综合征（IBS）是一种常见的脑-肠互动障碍，全球约5%的人口受其影响。慢性腹痛是IBS的核心症状，常与内脏高敏感相关。更为复杂的是，IBS患者常常合并存在焦虑等心理障碍，这类共病患者的生命质量显著下降。尽管临床需求迫切，但内脏高敏感与焦虑共病的潜在神经免疫机制尚不完全清楚，这严重制约了有效治疗策略的开发。以往的研究表明，大脑中的基底外侧杏仁核（BLA）和前扣带回皮层（ACC）在应激相关的IBS中均扮演重要角色，且BLA与ACC之间存在密集的双向连接。然而，BLA与ACC如何协同作用，以及免疫细胞——特别是作为中枢神经系统（CNS）第一道防线的小胶质细胞——是否参与调控这一过程，仍有待阐明。为了解决这些关键问题，研究人员在《Molecular Medicine》上发表了最新研究成果，深入揭示了小胶质细胞介导的BLA-ACC神经环路在应激诱导的内脏高敏感和焦虑中的关键作用。

为开展本研究，研究人员主要运用了以下几项关键技术：首先，建立了成熟的水回避应激（WAS）大鼠模型以模拟慢性心理应激；其次，通过腹部肌电图（EMG）记录结直肠扩张（CRD）诱导的内脏运动反应（VMR）来量化内脏敏感性，并利用旷场实验（OFT）和高架十字迷宫实验（EPMT）评估焦虑样行为；第三，采用脑区定位微量注射技术，向BLA内给予小胶质细胞抑制剂（米诺环素）或全身注射脂多糖（LPS）以特异性抑制或激活小胶质细胞；第四，运用免疫荧光染色对BLA内小胶质细胞形态（Iba-1⁺）和神经元活性（c-Fos⁺与CaMKIIα⁺共标）进行定量分析，并通过实时定量PCR（qRT-PCR）检测BLA内炎症介质的基因表达水平；最后，利用化学遗传学（DREADDs）技术结合逆行追踪病毒，特异性操控BLA谷氨酸能神经元或其投射至ACC的神经通路（BLA-ACC通路）的活性。

3.1. 抑制BLA小胶质细胞活性可预防WAS诱导的焦虑样行为和内脏高敏感

研究人员首先通过向BLA微量注射米诺环素来抑制小胶质细胞活性。行为学实验结果表明，与未接受米诺环素预处理的WAS大鼠相比，米诺环素预处理（Mino+ WAS组）能有效防止WAS引起的焦虑样行为（如在OFT中进入中央区的次数减少，在EPMT中进入开放臂的次数和时间减少以及焦虑指数升高等）和内脏高敏感（对40 mmHg和60 mmHg CRD的VMR振幅增强）。这表明BLA小胶质细胞的激活是应激诱导行为异常的关键环节。

3.2. WAS诱导BLA小胶质细胞激活

通过Iba-1免疫荧光染色分析发现，WAS能显著增加BLA，特别是其基底 amygdala（BA）亚区的小胶质细胞数量，并引起小胶质细胞形态活化，表现为胞体面积增大、突起减少（去分枝微胶质细胞比例增加）。而米诺环素预处理则可阻止WAS诱导的这些形态学改变。

3.3. LPS激活小胶质细胞可模拟WAS诱导的行为和内脏高敏感

为了进一步验证小胶质细胞的作用，研究人员通过腹腔注射LPS系统性激活小胶质细胞。结果显示，LPS处理能成功诱导BLA小胶质细胞活化（数量增加、胞体面积增大、去分枝比例升高），并引发与WAS类似的焦虑样行为和内脏高敏感（在注射后2-24小时，对CRD的VMR反应增强）。这证明激活小胶质细胞足以诱发病理状态。

3.4. 慢性应激或LPS处理改变BLA内炎症相关介质的基因表达

qRT-PCR分析显示，WAS能显著上调BLA中促炎细胞因子IL-1β和M-CSF的基因表达，并破坏促炎/抗炎介质的平衡（如IL-4表达增加而Arg-1表达减少）。米诺环素预处理可逆转WAS诱导的IL-1β等促炎因子的升高。LPS处理则引起抗炎因子IL-10和IL-13的表达下调。这些结果表明神经炎症参与了病理过程。

3.5. 慢性应激或LPS处理激活BLA谷氨酸能神经元，此效应可被抑制小胶质细胞活性所阻止

通过检测谷氨酸能神经元标志物CaMKIIα与即刻早期基因c-Fos的共表达，研究发现WAS和LPS处理均能显著增加BLA内活性谷氨酸能神经元的比例，而米诺环素预处理则可阻止WAS诱导的谷氨酸能神经元过度活化。这提示小胶质细胞可能通过影响神经元活性发挥作用。

3.6. 激活BLA谷氨酸能神经元可导致焦虑样行为和内脏高敏感

利用化学遗传学技术，研究人员特异性抑制WAS大鼠BLA谷氨酸能神经元活性，结果发现这能缓解焦虑样行为和内脏高敏感。相反，在正常对照（Ctrl）大鼠中激活BLA谷氨酸能神经元，则可模拟出WAS诱导的行为异常和内脏高敏感。这直接证明了BLA谷氨酸能神经元的过度兴奋是产生症状的原因。

3.7. BLA-ACC谷氨酸能通路调控焦虑样行为和内脏高敏感

通过逆行病毒追踪，研究确认了BLA至ACC的密集神经投射。随后，利用CRE-DIO系统特异性操控投射至ACC的BLA谷氨酸能神经元（即BLA-ACC通路）。结果显示，抑制WAS大鼠的BLA-ACC通路可缓解其焦虑样行为和内脏高敏感；反之，激活正常大鼠的BLA-ACC通路则能诱导出类似病理表现。更重要的是，在WAS大鼠中，先抑制BLA小胶质细胞活性再激活BLA-ACC通路，仍然能诱发焦虑和内脏高敏感，表明BLA-ACC通路的活性改变位于小胶质细胞的下游。

本研究结论与讨论部分强调，慢性应激通过激活BLA内的小胶质细胞，引发神经炎症（如促炎因子IL-1β释放），进而导致BLA谷氨酸能神经元过度兴奋，特别是那些投射至ACC的神经元（BLA-ACC谷氨酸能通路）功能亢进，最终共同促成内脏高敏感和焦虑样行为的产生。该研究不仅首次揭示了小胶质细胞-BLA谷氨酸能神经元-ACC通路这一完整的神经免疫调控轴在应激诱导内脏痛与焦虑共病中的核心机制，而且通过化学遗传学干预证实了该通路的双向调控能力，为理解脑-肠轴交互作用提供了新的理论依据。研究成果提示，靶向BLA小胶质细胞或其下游的BLA-ACC神经环路，可能为开发IBS共病焦虑的新型治疗策略提供极具潜力的方向。