剖宫产出生的小鼠新生脑屏障重塑及相关的免疫和代谢通路

《Brain, Behavior, and Immunity》：Birth by cesarean section remodels neonatal brain barriers and associated immune and metabolic pathways in mice

　　

• 剖宫产（CS）揭示了新生儿脑脊液屏障（BCSFB）作为由分娩方式塑造的脆弱界面。
• CS改变了脑屏障功能，尽管内侧前额叶皮层（mPFC）中与血脑屏障（BBB）相关的结构标志物基本得以保留。
• CS诱导脉络丛发生区域特异性的血管、上皮和免疫重塑。
• 剖宫产增加了呈现抗原的脉络丛巨噬细胞的比例。
• CS改变了皮层代谢特征，包括N-乙酰天冬氨酸和苹果酸减少。

**引言**

剖宫产（CS）是一种挽救生命的 Surgical 干预手段，其在全球范围内的使用在过去几十年中大幅增加（Angolile 等，2023；Boerma 等，2018）。尽管CS在许多临床情境中仍然必不可少，但越来越多的流行病学和临床前证据将CS分娩与后代的免疫、代谢和神经发育结局联系起来（Kristensen 和 Henriksen，2016；Liu 等，2024；Sandall 等，2018；Castillo-Ruiz 等，2018；Morais 等，2020；Cabré 等，2022；Zhang 等，2019）。

与阴道分娩（VB）相比，剖宫产分娩，尤其是产前（择期）CS，绕过了与分娩相关的胎儿和新生儿糖皮质激素及儿茶酚胺通路的激活，改变了新生儿出生时的氧合状态，并阻止了直接接触母体阴道和肠道微生物群（Cabré 等，2022；Lagercrantz 和 Slotkin，1986；Hillman 等，2012；Kenkel，2021）。这些因素在产后免疫教育、代谢适应以及不同器官系统的组织成熟中发挥着关键作用。特别是，母体微生物传递的缺失始终与免疫成熟延迟、微生物群演替改变以及日后炎症和代谢性疾病易感性增加相关（Liu 等，2024；Dominguez-Bello 等，2010；Mueller 等，2015；Shao 等，2019）。重要的是，许多这些与分娩相关的激素、微生物和免疫信号汇聚于上皮和内皮屏障界面，提示这些结构可能成为CS相关扰动的早期靶点。

出生后早期是免疫系统和发展中的大脑等多个器官系统的关键脆弱窗口和可塑性窗口。在小鼠中，出生后第一周的末期以强烈的突触修剪、神经元网络巩固和升高的微胶质细胞吞噬活性为特征，这些紧密协调的过程的中断可导致大脑发育轨迹的改变和长期的行为缺陷（Gour 等，2021；Block 等，2022；Ayata 等，2018）。与此发育敏感性一致，剖宫产与小鼠的早期行为生理改变有关，包括早期和成年期社会交流的缺陷，以及肠道微生物群组成的改变（Morais 等，2020）。最近，CS还与产后第7天（P7）的暂时性肠道屏障功能障碍相关，但在较晚阶段则不然（Silva 等，2025）；这表明屏障系统对外周信号特别敏感，包括与分娩方式相关的信号。鉴于肠道和脑屏障之间的密切细胞和分子相似性（Aburto 和 Cryan，2024），这一观察结果尤为重要；提示它们可能受相似的外周信号调节，包括源自肠道微生物群的信号。

脑屏障在维持脑稳态中扮演着关键角色。它们在限制有害信号的同时，调节外周与脑之间的分子交换，主要在两个关键界面处进行：血脑屏障（BBB）和血脑脊液屏障（BCSFB）。BBB依赖于神经血管单元（NVU），这是一个由内皮细胞、周细胞、星形胶质细胞和微胶质细胞组成的动态细胞装配体，内皮细胞之间通过紧密连接和黏附连接连接，共同调节BBB的功能和通透性（Aburto 和 Cryan，2024；Dion-Albert 等，2023）。分子的被动和主动转运受到特定转运体的限制、有限的跨细胞转运率，以及更重要的是紧密连接（如Claudin-5、Occludin和Zonula occludens-1）的限制。重要的是，NVU的装配和BBB的成熟经历广泛的产后重塑，导致可塑性增强和对围产期挑战的易感性增加，可能对脑稳态和神经发育结局产生持久的影响（Coelho-Santos 和 Shih，2020；Paton 等，2023）。

脉络丛（ChPs）位于所有脑室[侧脑室（LV）、第三脑室（3V）和第四脑室（4V）]内，代表了一个控制血液与脑脊液之间交换的第二大界面——即BCSFB。这一屏障在调节脑脊液成分方面发挥着核心作用，从而直接影响神经发育过程和整体脑功能（Lehtinen 等，2011；Johansson，2014；Fame 和 Lehtinen，2020）。BCSFB的通透性主要由上皮细胞控制，这些上皮细胞通过类似于BBB的紧密连接复合体密封，限制中小分子的通过（Bitanihirwe 等，2022）。此外，脉络丛内皮由窗孔血管组成，允许大分子的通过。值得注意的是，这一血管界面在炎症背景下可以动态限制通透性（Carloni 等，2021）。除了屏障功能外，脉络丛还构成一个专门的神经免疫生态位，被多种免疫细胞类型占据，包括淋巴细胞和巨噬细胞（Saunders 等，2023）。其中，脉络丛驻留巨噬细胞，也称为边界相关巨噬细胞（BAM），早在胚胎第9天就能保护大脑免受外周侵害（Cui 等，2020；Cui 等，2021）。

越来越多的证据表明，脑屏障在生理和病理条件下都积极参与塑造神经发育轨迹（Aburto 和 Cryan，2024；Paton 等，2023；Segarra 等，2021；Sweeney 等，2019）。值得注意的是，BCSFB已成为发育期间一个关键的免疫学入口，能够快速响应外周炎症信号并调节脑脊液成分（Fame 和 Lehtinen，2020）。有趣的是，最近的研究还表明，早期生命中对脉络丛或其直接微环境的调节与神经发育失调有关，如皮层或小脑组织紊乱（Cui 等，2020；Vong 等，2021；Fame 等，2023；Courtney 等，2025）；这可能行为轨迹的改变相关。尽管如此，大多数检查围产期损伤的研究都集中在BBB或较晚的发育阶段，留下出生后早期BCSFB作为潜在脆弱部位在很大程度上尚未被探索。

两种脑屏障从胚胎中期开始发挥功能，凸显了它们在发育脆弱性增高的时期维持脑稳态的作用（Paton 等，2023；Ben-Zvi 等，2014；Liddelow 等，2012）。这些特征使它们成为围产期外周影响的合理靶点，这些影响能够塑造神经发育轨迹。

基于这一原理，我们假设剖宫产分娩会破坏出生后早期窗口期BBB和BCSFB的成熟和功能，并使用互补的体内通透性实验和高分辨共聚焦成像来评估这一点。

**方法学节选**

**动物饲养管理**

所有程序均获得科克大学动物实验伦理委员会（AEEC）和 Health Products Regulatory Authority（HPRA）的批准。实验在项目编号AE19130/P169的授权下，按照2010/63/EU指令的建议进行。

8周龄的NIH Swiss小鼠自由摄食，单独饲养在12小时昼夜光周期下，温度22°C（±2），湿度55%（±10）。配对后，检测到阴道栓后...

剖宫产分娩仅轻微改变BBB结构读值，但减少mPFC中的微胶质细胞密度

我们首先比较了CS分娩与VB分娩P8仔鼠内侧前额叶皮层（mPFC）的BBB结构（图1，A）。由于紧密连接高度动态化且对BBB完整性至关重要，我们量化了紧密连接基因Claudin 5（Cldn5）、Occludin（Ocln）和Zonula Occludens 1（Tjp1/ZO-1）的表达。ZO-1在CS分娩仔鼠中表达趋势降低（p = 0.052；图1，B），而Cldn5和Ocln的表达在两组之间保持不变（图1，B）。这一趋势...

**讨论**

早期生命环境暴露日益被认为是脑屏障发育的关键调节因子。在此，我们确定分娩方式为一种以前被低估的围产期因素，在小鼠出生后早期选择性塑造BBB和BCSFB的性质。虽然CS仅在BBB相关标志物中诱导了细微的转录变化，但BCSFB已成为一个主要的脆弱部位，其内皮和上皮的结构性及免疫性改变影响了其...

**资源可用性**

进一步信息和资源的请求应联系主要联系人 María Rodriguez Aburto（[e-mail]），并将由其提供。

**材料可用性**

• 本研究未产生新的独特试剂。

**数据和代码可用性**

• 本论文报告的原始数据将由主要联系人应要求共享。
• 重新分析本论文报告数据所需的任何附加信息均可向主要联系人索取。
• 本论文未报告原始代码。

**资金来源**

European Research Council，https://ror.org/0472cxd90，101040951。
European Union，895999，754535，101034270。
Science Foundation Ireland，21/PATH-S/9424。

**CRediT 作者贡献声明**

Valentine Turpin：撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，方法论，调查研究，形式分析，数据管理。
Jennifer Morael：撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，方法论，调查研究，形式分析，数据管理。
Alexandre J.C. Cergneux：撰写——审阅与编辑，方法论，调查研究，形式分析。
Hugo Blair：撰写——审阅与编辑，方法论，调查研究，形式分析。
Elisa Cintado：方法论，调查研究，形式分析。

**生成式人工智能和AI辅助技术在写作过程中的声明**

在本作品准备过程中，作者使用了Microsoft Copilot来优化稿件措辞。在使用此工具或服务后，作者审阅并编辑了内容，并对出版物的内容承担全部责任。

**未引用参考文献**

Hallmann 等（1995）。

**利益冲突声明**

作者声明以下财务利益/个人关系，可能被视为潜在的利益冲突：M.R.A.曾受邀在Ordesa组织的会议上担任演讲者，并接受Biogaia的资金支持。J.F.C.曾受邀在Bromotech、Yakult和Nestle组织的会议上担任演讲者，并从Nutricia、Dupont/IFF和Nestle获得研究资金。G.C.曾从Janssen、Probi和Apsen获得酬金作为受邀演讲者；是...

**致谢**

M.R.A.最初由Marie Sk?odowska-Curie Actions（MSCA）个人 fellowship（NeuroVascOme，资助协议号895999）和Marie Sk?odowska-Curie Actions COFUND APC博士后卓越计划（APEX；资助协议号754535）Marie Sk?odowska-Curie COFUND Fellowship资助，由J.F.C.在科克大学主持。本工作随后由European Research Council（ERC）启动基金（RADIOGUT；资助协议号101040951）和Science Foundation...

Valentine Turpin | Jennifer Morael | Alexandre J.C. Cergneux | Hugo Blair | Elisa Cintado | Atreye Majumdar | Kaaviyaa Muthughavi | Baptiste Mateu | Carmen Tessier | Lorena Morales | Emily G. Knox | Anna Ratsika | Katherine E. Guzzetta | Ana Paula Ventura-Silva | Jennifer Shearer | Neil J. Loftus | Emily G. Armitage | Alan Barnes | Horst Schroten | Hiroshi Ishikawa | María R. Aburto