《Botany》：Amplified microglial dysfunction and brain lesions in mouse models for comorbidity of chronic stress and cerebral hypoperfusion
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本研究构建慢性应激（CUMS和SD）与双侧颈动脉狭窄（BCAS）共病模型，发现共病组小鼠认知功能受损显著，伴小胶质细胞异常激活扩散至灰质区，引发血脑屏障破坏、脱髓鞘及神经元损伤等病理变化，揭示慢性应激通过调控小胶质细胞功能加剧脑缺血损伤，为共病机制提供证据。
张远|王顺英|翁杰|朱月燕|李佳颖|孙代静|高彦琴|于波|姜燕
复旦大学脑科学研究院、医学神经生物学国家重点实验室及教育部脑科学前沿中心，中国上海200032
摘要
临床和临床前证据均表明情绪障碍与脑血管疾病之间存在密切关联，但其潜在机制仍不明确。在本研究中，为了模拟抑郁症和脑灌注不足的共病现象，我们结合了两种不同的慢性应激模型（慢性不可预测的轻度应激，CUMS）和社会挫败（SD），并同时施加双侧颈动脉狭窄（BCAS）。共病组小鼠的认知行为表现出叠加性的损伤，其程度超过了仅暴露于应激或仅患有BCAS的组别。值得注意的是，共病组中最显著的变化是大量小胶质细胞的激活，这种激活扩展到了关键的灰质区域，伴随着严重的脑损伤，包括血脑屏障（BBB）破坏、脱髓鞘、局部神经元损伤以及异常的血管形成。重要的是，小胶质细胞在所有观察到的细胞事件中都发挥了核心作用，它们通过不同的亚群表现出阶段特异性的功能，对BCAS反应产生神经炎症，并在共病条件下促进血管生成。我们的研究结果表明，慢性应激会损害小胶质细胞的功能，增加脑灌注不足的脆弱性。这项研究强调了慢性应激作为脑血管事件的关键风险因素，并突出了对这类共病患者进行压力管理的重要性。
引言
越来越多的证据表明，抑郁症与慢性脑灌注不足（CCH）相关的脑血管疾病之间存在显著的共病现象（Everts等人，2014年；van Sloten等人，2019年；Pizzi等人，2014年；Wood，2014年）。抑郁症患者患脑血管疾病的比例更高（Pizzi等人，2014年；Dong等人，2012年），而患有CCH的个体也常常出现抑郁症状（Everts等人，2014年；Alosco等人，2014年；Diniz等人，2013年；van Agtmaal等人，2017年）。慢性应激被认为是导致抑郁症发展的一个重要因素。大规模队列研究显示，长期处于应激状态的人更容易患上血管性神经退行性疾病（Song等人，2020年）。此外，老年抑郁症被认为是血管性痴呆（Diniz等人，2013年）和中风（Dong等人，2012年）的独立风险因素，并且与中风复发率和短暂性脑缺血发作的增加有关（Yu等人，2015年）。这些发现表明慢性应激、抑郁症和CCH之间存在复杂且双向的关系，但其背后的生物学机制仍不甚明了。
小胶质细胞是大脑中的常驻免疫细胞，通过持续的环境监测、清除碎片和免疫调节来维持中枢神经系统（CNS）的稳态。尽管应激通常与小胶质细胞的激活和神经炎症有关（Kokkosis等人，2024年；Menard等人，2017年），但我们的先前研究表明，长期应激会抑制小鼠小胶质细胞中的干扰素诱导信号通路（Zhang等人，2022年），可能削弱其免疫反应能力。除了免疫防御功能外，小胶质细胞还是神经血管单元（NVU）的关键调节者，与内皮细胞、星形胶质细胞和周细胞相互作用，以维持血脑屏障（BBB）的完整性并协调血管反应。在颈动脉狭窄模型中，临床和动物研究均表明，慢性脑灌注不足会导致NVU功能障碍、脱髓鞘以及明显的小胶质细胞激活，尤其是在白质区域（Shibata等人，2004年）。在严重情况下，BBB的破坏会允许外周炎症介质进入大脑，加剧神经元损伤（Miyamoto等人，2014年；Yang等人，2022年；Liu等人，2019年）。
最近的研究还指出NVU功能障碍可能是慢性应激与抑郁症之间的机制联系。例如，慢性社会挫败应激（SD）会降低伏隔核（NAc）中Claudin-5（Cldn5）的表达水平，而Claudin-5是一种对BBB完整性至关重要的紧密连接蛋白（Menard等人，2017年）。这种下调会促进IL-6等细胞因子的渗漏到脑实质中，从而导致神经炎症和类似抑郁的行为（Menard等人，2017年）。此外，应激敏感性和恢复力与NVU相关的分子特征有关（Dudek等人，2020年）。cAMP水平的降低与应激敏感性和BBB破坏相关，而cAMP水平的升高则能恢复BBB的完整性并改善易感小鼠的行为表现（Zhang等人，2020年）。尽管这些发现提供了重要见解，但慢性应激后NVU功能障碍的程度和相关性仍存在争议，一些研究仅报告了轻微的病理变化（Menard等人，2017年；Matsuno等人，2022年；Dion-Albert等人，2022年；Samuels等人，2023年；Lehmann等人，2020年；Lehmann等人，2022年；Roszkowski和Bohacek，2016年）。需要进一步的研究来阐明慢性应激如何改变小胶质细胞功能和NVU的完整性，特别是在情绪障碍和脑血管疾病共病的背景下。
在本研究中，我们使用了包括慢性不可预测的轻度应激（CUMS）和社会挫败（SD）以及双侧颈动脉狭窄（BCAS）在内的复合模型，来探讨应激如何加剧由脑灌注不足引起的行为和神经病理学缺陷。我们特别关注小胶质细胞的反应，以探索这种具有临床意义的相互作用背后的潜在机制。
动物
由中国上海Slake实验室动物有限公司提供的雄性C57/BL6小鼠，每笼饲养5只，处于恒定条件下（21–24°C，45–55%湿度），昼夜周期为12小时。所有小鼠均可自由获取水和食物。所有动物实验均得到了复旦大学上海医学院动物护理和使用委员会的批准。所有行为测试均在光照阶段、安静的房间内进行。
慢性不可预测的轻度应激（CUMS）
小鼠接受了慢性不可预测的...
建立CUMS和BCAS的共病模型
多项证据表明，心理应激会增加个体患脑血管病变的风险（Menard等人，2017年；Dudek等人，2020年；Lehmann等人，2020年；Lehmann等人，2022年）。在本研究中，我们通过在对CUMS暴露的小鼠中实施BCAS（一种已知可诱导慢性脑灌注不足的程序，Shibata等人，2004年）来建立共病模型。最初，将动物分为两组：一组暴露于CUMS的应激组，另一组...
讨论
在本研究中，我们通过结合BCAS和两种不同的应激模型（CUMS和SD）建立了共病模型。除了焦虑和抑郁样缺陷外，我们还观察到共病组（Double组）的认知损伤更加严重。值得注意的是，在两种模型中，Double组的小胶质细胞激活都比仅患有BCAS、仅受应激（STonly/SDonly）或假手术（Sham）组更为明显。这种激活不仅限于白质区域...
局限性与结论
利用一个成熟的小鼠模型，我们的研究提供了有力证据，证明慢性应激会加剧由脑灌注不足引起的脑血管功能障碍，其中小胶质细胞在介导神经元损伤和可能加速功能衰退方面起着核心作用。尽管有这些重要发现，但仍需承认一些局限性。
首先，所有实验均是在雄性小鼠中进行的。鉴于性别在应激反应和缺血易感性方面的差异，未来的...
作者贡献声明
张远：撰写 – 审稿与编辑、撰写初稿、数据可视化、验证、方法学设计、实验设计、数据分析、概念构建。
王顺英：撰写 – 审稿与编辑、撰写初稿、数据可视化、验证、方法学设计、实验设计、数据分析。
翁杰：撰写 – 审稿与编辑、撰写初稿、方法学设计。
朱月燕：撰写 – 审稿与编辑、撰写初稿、方法学设计。
李佳颖：
资助
本研究得到了STI2030-Major Projects（2021ZD0203000）（Y.J.）、国家自然科学基金（项目编号32571123、81971272、32170601）（Y.J.）以及上海市浦东新区卫生健康委员会临床医学新质量专项（2024-PWXZ-11）（B.Y.）的支持。
致谢
我们感谢在本研究中使用的相关数据集，包括MCAO小鼠模型中的scRNA数据集（GSE174574）。
