BDNF杂合小鼠外周氧化应激标志物SOD发生改变，但中枢GSH/GSSG平衡未改变

《Behavioural Brain Research》：Peripheral oxidative stress marker SOD, but not central GSH/GSSG balance, is altered in BDNF heterozygous mice

　　

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  BDNF单倍体不足选择性增加外周SOD活性
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  尽管BDNF减少，中枢氧化还原稳态仍得以维持
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  外周SOD活性与磷脂酶A?活性相关
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  脑内GSH/GSSG比值与运动行为相关
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  外周与中枢氧化还原系统呈现功能性解离

引言

脑源性神经营养因子（BDNF）是神经元发育、突触可塑性以及对环境应激适应性反应的关键调节因子。除了其在神经发育和突触功能中的已知作用外，越来越多的证据表明BDNF与细胞氧化还原调节通路和抗氧化防御机制密切相关。具体而言，这涉及一种分子交叉对话，其中氧化还原敏感型转录因子NRF2直接调控Bdnf基因的转录，而细胞外BDNF则相反可转位进入细胞内与KEAP1结合，从而激活NRF2依赖性的细胞保护反应[1]，[2]。因此，BDNF信号的改变被认为不仅贡献于突触功能障碍，还与应激相关及神经精神疾病中的氧化还原失衡有关[3]，[4]。

氧化应激失调已被广泛认为与精神分裂症有关，尸检研究、外周生物标志物分析和Meta分析的数据趋同表明抗氧化酶系统发生改变，其中包括超氧化物歧化酶（SOD）[5]，[6]，[7]。然而，各研究发现结果并不一致，多项研究报告外周 compartment（如血浆或血清）中SOD活性升高或失调，而脑组织中一致的改变证据仍有限或具有区域特异性[5]，[8]。

与此同时，精神分裂症及相关疾病患者外周BDNF水平降低已被反复报告，且影响BDNF表达或分泌的遗传变异与症状严重程度、认知功能障碍和病程相关[9]，[10]。实验和临床研究进一步表明，BDNF通过调控氧化还原敏感酶的表达和活性来调节抗氧化能力，包括SOD和谷胱甘肽相关系统[11]，[12]。

BDNF表达构成性降低的动物模型为在受控实验条件下解析这些机制提供了有价值的工具，因为它们能够在同一实验组中并行评估中枢和外周生化参数。

在本研究中，我们检测了BDNF杂合子小鼠脑组织和血浆中的氧化应激标志物。我们重点关注SOD活性作为关键的酶促抗氧化防御机制，以及脑内谷胱甘肽氧化还原比值（GSH/GSSG）作为中枢氧化还原平衡的指标。基于我们之前的工作——已证实BDNF缺乏增加外周但不增加中枢磷脂酶A?（PLA?）活性——本研究将分析重点转向中枢GSH/GSSG比值，以进一步扩展我们对中枢氧化还原稳态的理解。此外，我们检测了与行为指标以及与同一队列中先前发表的磷脂酶A?活性数据的关联，从而分析脂质信号、氧化应激与神经精神疾病之间已确立的联系[13]。

通过直接比较中枢和外周氧化应激标志物，本研究旨在阐明BDNF表达降低是否与全身和脑内氧化还原调控之间的解离相关，从而弥补神经精神研究中对外周氧化应激标志物解读的关键空白。

章节摘要

动物及繁殖程序

雌性BDNF+/+和雄性BDNF+/?小鼠（C57BL/6N遗传背景）用于繁殖。BDNF杂合动物最初按先前所述方法制备[14]，并根据杰克逊实验室（美国缅因州港口城）的建议通过聚合酶链反应（PCR）进行基因分型。

动物单只饲养于常规Ⅱ型Macrolon笼中，环境条件可控（22 ± 1 °C，12 h光暗周期，07:00开灯），食物和水自由供应

中枢氧化应激标志物

为评估基因型相关中枢氧化应激改变，在剩余大脑皮层组织中定量检测了按蛋白含量归一化的超氧化物歧化酶（SOD）活性以及谷胱甘肽氧化还原比值（GSH/GSSG）。协方差分析（ANCOVA）控制了性别和产前应激暴露，结果显示基因型、性别或产前应激对脑内SOD活性均无显著主效应（所有p值 > 0.47）。总体模型不显著（F_(3,57) = 0.29, p =

讨论

在本研究中，我们在BDNF单倍体不足小鼠模型中检测了中枢和外周氧化应激标志物。主要发现是外周抗氧化活性的选择性增加，表现为BDNF杂合子小鼠血浆超氧化物歧化酶（SOD）活性升高，而中枢氧化还原稳态基本得以维持，表现为脑内SOD活性和脑内谷胱甘肽氧化还原平衡未发生变化。这种外周与脑内之间的解离

伦理声明

本研究遵循ARRIVE（动物研究：活体实验报告）指南以及以下动物福利和/或报告指南：所有动物实验均获得主管当局当地伦理委员会（德国卡尔斯鲁厄政府评议局）批准，并按照《德国动物福利法》（Tierschutzgesetz）和欧盟指令2010/63/EU执行。本研究已获得

CRediT作者贡献声明

Uta-Christina Hipler：监督、资源、项目管理。Peter Gass：撰写——审阅与编辑、资源、项目管理、资金获取、概念构思。Cornelia Wiegand：撰写——审阅与编辑、方法学、调查、形式化分析。Christiane Brandwein：撰写——审阅与编辑、软件、调查、数据整理。Marco Andrea Riva：撰写——审阅与编辑、监督、资源、方法学、资金获取、概念构思。Michaela

致谢

本研究由联邦教育和研究部（Bundesministerium für Bildung und Forschung [BMBF]）以及巴登-符腾堡州科学、研究和艺术部资助，属于德国精神健康中心（DZPG）项目（拨款号：01EE2304A）。

Michaela Schmidt | Andrea Carlo Rossetti | Christiane Brandwein | Marco Andrea Riva | Peter Gass | Cornelia Wiegand | Uta-Christina Hipler | Stefan Smesny