食欲素/下丘脑泌素通过性别和脑区特异性方式调控年轻大鼠LPS诱导的神经炎症反应

这篇研究揭示了食欲素/下丘脑泌素（Orexin/Hypocretin）在年轻大鼠中通过性别和脑区特异性机制调控脂多糖（LPS）诱导的神经炎症反应。通过慢病毒基因下调模拟衰老相关的食欲素缺失，研究发现食欲素下调导致基底前脑（BF）小胶质细胞复杂性降低和血浆脑源性神经营养因子（BDNF）减少，并阻断神经炎症系统对LPS的反应能力，提示食欲素信号是神经炎症调控的关键因素，且其功能随衰老呈现性别依赖性退化。

　　

ABSTRACT

神经炎症是年龄相关认知衰退（ARCD）、帕金森病（PD）、肥胖和睡眠障碍等疾病的潜在机制。食欲素/下丘脑泌素（Orexin/Hypocretin）作为下丘脑外侧区（LH）表达的神经肽，在能量代谢、摄食和睡眠觉醒等稳态过程中发挥重要作用。研究表明，衰老过程中食欲素表达下降，而这一现象在疾病状态下更为显著。近期发现食欲素还具有抗炎和神经保护特性。本研究通过慢病毒基因下调年轻大鼠的食欲素表达，模拟衰老相关的食欲素缺失，并分析外周注射LPS后的神经炎症反应。结果显示，食欲素下调导致基底前脑（BF）小胶质细胞形态复杂性降低和血浆BDNF水平下降，且阻断了神经炎症系统对LPS的反应能力，证实神经炎症调控依赖食欲素信号，且这一系统在衰老中呈现性别依赖性功能紊乱。

1 Introduction

基底前脑胆碱能系统（BFCS）是哺乳动物大脑乙酰胆碱的主要来源，对学习、记忆和注意力至关重要。BFCS的退化是阿尔茨海默病（AD）早期病理特征之一。近年研究发现，下丘脑外侧区（LH）的食欲素神经元通过密集投射至BF调控胆碱能功能，成为潜在干预靶点。食欲素由前体Preproorexin（PPOX）裂解为Orexin-A（OxA）和Orexin-B（OxB），通过两种G蛋白偶联受体（OX₁R和OX₂R）发挥作用，除调节代谢和睡眠外，还参与认知、注意力和奖赏行为。

衰老伴随食欲素表达显著降低，可能与ARCD相关症状（如睡眠紊乱和代谢异常）密切相关。近期研究还发现食欲素通过调控小胶质细胞活化和促炎细胞因子释放发挥神经保护作用。本研究通过病毒介导的基因下调技术，在年轻大鼠中模拟衰老相关的食欲素缺失，探究其对神经炎症反应的调控机制。

2 Methods

实验选用3月龄Fisher 344/Brown Norway F1杂交大鼠，通过立体定位注射将对照病毒或PPOX反义慢病毒（LV-PPOX-GFP）导入LH区域。3周后，腹腔注射LPS（1 mg/kg）或生理盐水，分别于1小时和6小时后采集血浆和脑组织。采用免疫组化（IHC）验证食欲素表达下调效果，并通过Iba-1染色结合Sholl分析量化BF区域小胶质细胞形态变化。脑区分区（LH、BF、前额叶皮层PFC）匀浆液与血浆通过Bio-Plex多因子检测分析细胞因子水平，ELISA检测BDNF和皮质酮（CORT）浓度。

3 Results

食欲素下调验证：LV-PPOX显著减少LH区食欲素阳性细胞数量（雄性<0.0001，雌性=0.001），与衰老模型表现一致。

小胶质细胞形态学改变：Sholl分析显示，对照组中LPS诱导BF小胶质细胞突起交叉点减少，而食欲素下调组小胶质细胞复杂性基线水平即显著降低（距胞体7.5-37.5 μm范围，<0.0001），且对LPS无反应。三维重建分析进一步证实食欲素下调减少树突总投影数、分支长度和交叉点（均<0.0001），雌性个体还表现出更显著的复杂性差异。

细胞因子响应：LPS在对照组中显著升高血浆TNF-α（1小时）和IL-6（6小时），而脑区分析显示LH和PFC中IL-1α/IL-1β的LPS诱导效应在食欲素下调组被阻断（病毒与处理交互作用<0.0001）。值得注意的是，雌性在BF区域表现出更强的抗炎反应（IL-10/IL-13水平高于雄性）。

结论

本研究首次揭示食欲素通过性别和脑区特异性方式调控神经炎症反应，其下调会直接导致小胶质细胞功能缺陷和炎症应答能力丧失。这些发现为理解衰老相关神经退行性疾病的免疫机制提供了新视角，提示靶向食欲素系统或可成为干预ARCD和AD的新策略。