实验性自身免疫性脑脊髓炎期间下丘脑底下的早期分子变化

《Journal of Neuroimmunology》：Early molecular changes in the subfornical organ during experimental autoimmune encephalomyelitis

　　

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  在EAE症状出现之前，SFO就发生了早期的分子炎症变化。
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  传统的MRI在EAE早期阶段无法检测到SFO的异常。
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  在EAE出现之前，SFO中的IBA1、NLRP3和caspase-1的免疫反应性增加。
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  SFO中的炎症小体相关分子变化先于明显的神经症状出现。
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  SFO可能代表了EAE早期的神经免疫接口。

引言

实验性自身免疫性脑脊髓炎（EAE）是一种用于研究多发性硬化症（MS）病理生理机制的动物模型（Constantinescu等人，2011；Dedoni等人，2023）。MS是一种慢性自身免疫性中枢神经系统（CNS）脱髓鞘疾病，其特征是炎症、脱髓鞘和神经退行性变（Boutitah-Benyaich等人，2025；Wang等人，2025a）。尽管在EAE模型中已经广泛研究了急性脱髓鞘和免疫浸润的机制，但在症状出现之前与CNS炎症相关的早期分子和细胞事件仍然知之甚少。重要的是，在MS中，观察性研究表明，早期使用高效疗法（如奥克拉珠单抗或纳他珠单抗）可以改善长期预后（Hauser和Cree，2020）。因此，了解EAE中发生的无症状分子和细胞事件可能有助于开发敏感的生物标志物和预防性干预措施（Jeong等人，2021）。在MS动物模型中，EAE模型被认为最能反映MS的自身免疫发病机制，同时再现了炎症和免疫系统的参与（Dedoni等人，2023）。

传统的磁共振成像（MRI）和组织病理学检查主要在神经症状出现后检测到CNS病变。这并非由于技术限制，而是因为MS的亚临床阶段很少被评估（Siva，2013）。值得注意的是，分子和细胞炎症变化可能发生在可检测到的结构或影像学改变之前。越来越多的证据表明，与炎症相关的免疫变化可能先于脱髓鞘和结构病变，表明神经炎症信号可能比以前认为的更早开始（Garton等人，2024；Hollingworth等人，2025；Luchicchi等人，2024）。在这方面，能够直接感知周围炎症信号的大脑区域可能作为连接系统性免疫和CNS炎症的关键接口（Bentivoglio等人，2018）。

室下器官（SFO）是经典的感觉性环状器官之一。它位于第三脑室的前壁，其特征是具有穿孔的毛细血管和缺乏典型的血脑屏障（Jeong等人，2021；Sisó等人，2010）。这种独特的解剖和血管结构使SFO能够检测循环中的细胞因子、激素和代谢因子，从而将周围信号与中枢自主神经和内分泌回路连接起来（Jeong等人，2021）。从SFO到下丘脑和脑干的广泛神经连接表明，SFO在整合免疫和神经内分泌反应方面具有战略位置。

最近有报道指出，SFO和其他环状器官在神经免疫通讯中起着重要作用。系统性炎症可以诱导这些结构内的胶质细胞反应和细胞因子表达，这表明它们可能作为免疫-大脑信号的接口（Ampie和McGavern，2022；Bentivoglio等人，2018）。然而，EAE期间SFO早期炎症改变的具体细胞群体尚不清楚，特别是因为IBA1染色无法区分驻留的小胶质细胞和浸润的外周髓系细胞。此外，与NACHT、LRR和PYD结构域蛋白3（NLRP3）炎症小体激活相关的细胞因子（如IL-1β和IL-18）在血清和中枢神经系统中的水平在神经炎症条件下升高（Fan等人，2024；Wang等人，2024；Zhang等人，2025）。然而，关于EAE临床前阶段SFO早期参与的直接证据仍然有限（Airas等人，2018；Millán Solano等人，2023；Zhang等人，2024）。

在本研究中，我们旨在表征EAE期间SFO的早期分子变化。值得注意的是，在EAE期间，SFO是否在可检测到的MRI或组织病理学异常之前就经历了早期炎症相关的分子改变仍然未知。因此，本研究提供了关于神经免疫接口中分子炎症变化与传统成像或结构改变之间时间关系的新见解。我们使用豚鼠脊髓匀浆诱导的大鼠模型，检查了SFO在发病前、发作高峰期和缓解期的变化。我们采用了多种方法，包括MRI、对离子化钙结合适配分子1（IBA1）和炎症小体相关成分（NLRP3或caspase-1）的单独免疫荧光分析，以及用于IL-1β和IL-18的血清酶联免疫吸附测定（ELISA）。我们的发现表明，在临床症状出现之前以及可检测到的MRI异常之前，SFO就发生了早期炎症相关的分子改变，这表明SFO可能代表了与EAE早期炎症相关改变相关的早期神经免疫接口。

节片段

动物

雌性Wistar大鼠（6-8周龄，180-210克）和豚鼠（400±50克）来自中国沈阳的辽宁长生生物技术有限公司。这些动物生活在相对湿度为50%-60%、室温为24°C±2°C、12小时光照/黑暗周期的环境中。它们获得了清洁的水和足够的饲料，并被允许自由饮水和进食。实验按照美国国立卫生研究院的指南进行

每组动物的体重和神经评分

在整个实验期间监测了体重和神经评分（图2）。利用带有Geisser–Greenhouse校正的双因素重复测量分析，显示体重变化（F[60,450] = 8.289，p < 0.0001）和神经评分（F[60,450] = 16.63，p < 0.0001）有显著的时间×组交互作用。在免疫后的前10天内，EAE组大鼠的体重保持稳定；随后体重迅速

讨论

EAE是一种广泛用于研究MS神经炎症机制的动物模型。在本研究中，我们观察到在EAE发病前阶段，SFO内就发生了分子炎症改变，而在可检测到的MRI或组织病理学异常出现之前。具体来说，血清IL-1β和IL-18的水平在明显神经症状出现之前显著升高，同时SFO内的IBA1、NLRP3和caspase-1的免疫反应性也增加

CRediT作者贡献声明

Jing Zhou：写作——审阅与编辑，写作——初稿，监督，方法学，数据管理，概念化。Lixia Zhou：写作——审阅与编辑，写作——初稿，监督，调查，正式分析，概念化。Kaiyue Song：写作——审阅与编辑，写作——初稿，方法学，数据管理。Bin Li：写作——审阅与编辑，项目管理，调查。Zhen Jia：写作——审阅与编辑，项目管理，

资助

本工作得到了河北省自然科学基金（编号2021206095）的支持。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的竞争性财务利益或个人关系。

致谢

我们感谢Xiaoyun Liu教授和我们的 junior colleague Xuelin Wang在修订本手稿期间的宝贵指导和建议。我们还要感谢河北医科大学第二医院的神经学实验室及其教职员工的技术支持。

术语表

实验性自身免疫性脑脊髓炎

一种常用的多发性硬化症动物模型，其中触发了自身免疫反应。

多发性硬化症

一种慢性自身免疫性中枢神经系统脱髓鞘疾病；其特征是炎症、脱髓鞘和神经退行性变。

室下器官

位于第三脑室前壁的感觉性环状器官；其特征是具有穿孔的毛细血管和缺乏典型的

Jing Zhou|Lixia Zhou|Kaiyue Song|Bin Li|Zhen Jia|Yubo Liu|Yafei Sun|Bo Li|Guojun Tan