创伤性脑损伤后性别特异性的中间神经元脆弱性与神经营养信号传导及氯离子稳态有关,这一现象与行为表现和神经网络功能的结果无关
《Frontiers in Cellular Neuroscience》:Sex-specific interneuron vulnerability after traumatic brain injury correlates with neurotrophic signaling and chloride homeostasis, independent of behavioral and network outcomes
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时间:2025年09月25日
来源:Frontiers in Cellular Neuroscience 4
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本研究通过小鼠模型探究创伤性脑损伤(TBI)的性别差异机制,发现女性TBI后PV+中间神经元损失更显著,伴随p75NTR上调和BDNF表达不变,而男性BDNF下降。行为学显示女性早期认知受损但恢复较快,男性持续受损。电生理发现女性theta振荡更紊乱,转录组分析揭示女性特异性激活钙信号、炎症及神经发生通路。
本研究通过实验探讨了创伤性脑损伤(TBI)对男性和女性小鼠在行为表现、神经活动以及分子层面的影响,揭示了性别在TBI后表现出的差异性反应。这些发现对于理解TBI的复杂机制以及开发更有效的治疗策略具有重要意义。
TBI是一种严重的脑损伤,其影响不仅限于初始的物理损害,还包括一系列次级病理变化,这些变化可能导致长期的认知和情绪障碍。在本研究中,使用了控制性皮层撞击模型(CCI)来模拟中度TBI,并在受伤后30天评估了小鼠的行为表现、神经活动以及分子变化。实验结果显示,尽管TBI对小鼠的运动能力没有明显影响,但对认知和情绪表现产生了显著的性别差异。
在行为测试方面,研究采用开放场测试(OFT)和高架十字迷宫(EPM)来评估焦虑样行为。结果表明,TBI后,无论性别如何,小鼠在进入中心区域的延迟时间均减少,这可能反映了探索行为或焦虑反应的改变。然而,女性TBI小鼠在EPM中表现出更多时间停留在开放臂,这一行为模式可能意味着她们对焦虑的反应减弱,或者更倾向于冒险行为。相比之下,男性TBI小鼠没有表现出类似的显著变化,这表明TBI对女性的影响可能更偏向于行为上的改变,而对男性则可能影响较小。
在空间记忆测试中,研究采用了巴恩斯迷宫(BMT)来评估小鼠的学习和记忆能力。结果显示,女性TBI小鼠在首次探查测试中表现出更长的学习延迟,但在第二次训练阶段后,其表现逐渐接近非受伤对照组。而男性TBI小鼠的学习延迟虽然也有所增加,但恢复较慢,且表现出持续的空间记忆障碍。这表明,女性在TBI后可能经历了更严重的初期认知障碍,但具有更强的恢复能力。这些结果可能与女性体内某些神经保护机制的激活有关,例如神经发生和突触可塑性。
在神经电生理分析中,研究发现TBI导致了小鼠海马区θ波和α波的功率增加。这种变化在男性和女性中均存在,但女性表现出更大的波动性。θ波与空间记忆密切相关,而α波则可能与注意力和认知处理有关。这种性别差异的神经活动模式可能反映了不同的神经网络适应机制。此外,研究还发现,女性TBI小鼠的海马区PV+抑制性神经元显著减少,而男性则没有明显变化。PV+神经元在维持神经网络的抑制平衡中起着关键作用,它们的减少可能导致网络兴奋性增加,进而影响认知功能。这些结果支持了之前关于女性大脑对TBI更为敏感的观点。
在分子层面,研究分析了海马区中KCC2、NKCC1、p75NTR和BDNF的表达情况。KCC2和NKCC1是调节氯离子平衡的重要转运蛋白,其功能变化可能影响GABA能信号的传递。研究发现,女性TBI小鼠中NKCC1的表达显著增加,而男性中BDNF的表达减少。BDNF在神经可塑性和存活中起着重要作用,其减少可能与男性TBI后的持续认知障碍有关。相反,女性TBI小鼠中BDNF的表达没有明显变化,这可能解释了她们在认知功能上的恢复能力。
此外,转录组分析揭示了TBI后男性和女性大脑中基因表达的显著差异。女性TBI大脑中某些基因如CPNE3、SHISA3、GPR68和LTK的表达增加,这些基因与钙信号、炎症反应和神经发生相关。CPNE3的上调可能与工作记忆功能的增强有关,而SHISA3的增加则可能反映了更强烈的炎症反应。GPR68作为酸度感应受体,其表达变化可能与炎症和血管反应的调节有关。LTK的上调则可能与神经发生相关,有助于恢复空间记忆能力。这些性别特异性的基因表达模式可能为理解TBI后的不同恢复机制提供了新的视角。
研究还发现,尽管女性在TBI后表现出更多的神经元损失和炎症反应,但她们在认知功能上的恢复能力更强。这可能与女性大脑中某些保护性机制的激活有关,如BDNF的维持和LTK的上调。这些发现强调了在TBI研究中考虑性别差异的重要性,因为性别可能显著影响疾病的发生、发展和治疗效果。
总之,本研究通过多层面的分析,揭示了TBI对男性和女性小鼠在行为、神经活动和分子层面的性别差异。这些差异可能源于性别特异性的神经生物学机制,包括神经元的脆弱性、神经可塑性以及炎症反应。这些结果为开发针对不同性别的个性化治疗策略提供了科学依据,强调了在TBI研究和治疗中考虑性别因素的必要性。未来的研究可以进一步探索这些性别特异性机制,以期找到更有效的治疗方法,改善TBI患者的预后。
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