小胶质细胞IRF8缺失经性别依赖性氧化还原失调诱导焦虑样及强迫样行为

《Brain, Behavior, & Immunity - Health》：IRF8 deficiency causes anxiety-like behavior with sex differences

　　

IRF8缺陷导致伴有性别差异的焦虑样行为（anxiety-like behavior）。小胶质细胞（microglia）IRF8以性别差异方式调控焦虑样行为。雌性IRF8KO小鼠优先表现出增强的焦虑和强迫症（obsessive-compulsive disorder, OCD）样行为。雌性IRF8KO小胶质细胞显示氧化还原失调（redox dysregulation）和活性氧（reactive oxygen species, ROS）水平升高。这些焦虑样表型可能起源于产前（prenatal）而非成年期（adulthood）。

Keita SAEKI等围绕小胶质细胞（microglia）转录因子IRF8与焦虑样行为（anxiety-like behavior）的关系开展研究。焦虑障碍以持续、不可控的担忧和恐惧为特征，并常与重性抑郁障碍和强迫症（obsessive-compulsive disorder, OCD）共病；其病因涉及遗传、环境和气质等因素，共病和症状重叠使遗传风险解析与治疗复杂化。既有研究多关注神经内分泌、神经递质和边缘系统神经解剖异常，也发现氧化应激和炎症与焦虑、抑郁相关。近年研究提示，胶质细胞尤其是小胶质细胞在焦虑相关行为中起关键作用；小胶质细胞源自胚胎卵黄囊，是中枢神经系统（central nervous system, CNS）驻留免疫细胞，具有分枝突起，监测脑内损伤并参与修复，还控制神经元突触形成和修剪，且存在性别差异。IRF8主要表达于小胶质细胞和少数CNS巨噬细胞，与PU.1、Sall1结合小胶质细胞增强子，指导胚胎和出生后小胶质细胞发育及身份基因表达。基于此，研究人员开展行为学、条件性敲除、流式和转录组研究，发现IRF8基因敲除（IRF8KO）小鼠出现焦虑样和重复行为，雌性更严重；条件性敲除提示IRF8在产前阶段起保护作用；雌性IRF8KO小胶质细胞ROS升高。研究意义在于将小胶质细胞IRF8、氧化还原状态与性别依赖的焦虑/OCD样行为联系起来。

关键技术方法：使用组成型IRF8KO、Irf8fl/fl、Cx3cr1creERT2、Rosa26-CreERT2、R26-EYFP及野生型（wild type, WT）小鼠，动物维持于NICHD animal facility；P12诱导条件性IRF8敲除（IRF8cKO），并构建P3 high模型。行为学包括开放场实验（open field test, OFT）、高架十字迷宫（elevated plus maze, EPM）、明暗箱（light-dark box, LDB）、新奇抑制摄食（novelty-suppressed feeding, NSF）、巢垫撕裂（nestlet shredding test, NST）、大理石埋藏（marble burying test, MBT）。流式分选小胶质细胞并以2',7'-二氯二氢荧光素二乙酸酯（DCFDA）测ROS；RNA测序（RNA sequencing, RNA-seq）分析雌、雄WT与IRF8KO小胶质细胞，部分雌性数据来自既往沉积数据集（P9和3月龄），并进行基因本体（gene ontology, GO）和差异表达基因（differentially expressed genes, DEGs）分析。统计采用ANOVA、Tukey HSD、two-way ANOVA和t检验。

研究结果：
1. 雌性IRF8KO小鼠表现出焦虑样行为：初步证据。四天OFT中，雌性IRF8KO在第三天后的移动时间比例降低、冻结增多，中心区停留更短；雄性无此差异；初始5分钟运动无差异，提示无运动障碍。结论：IRF8以性别差异方式参与焦虑相关行为。
2. 附加测试证实雌性IRF8KO小鼠优先表现出焦虑样行为。20分钟OFT、EPM、LDB和NSF组合中，雌性IRF8KO在OFT中心时间减少，LDB暗箱时间增加，NSF摄食潜伏期延长；EPM呈情境依赖和性别依赖模式，二因素分析有交互趋势；雄性差异不明显。结论：雌性IRF8KO焦虑样表型更突出，且受情境调节。
3. 雌性IRF8KO小鼠表现出强迫和重复行为。NST和MBT中，雌性IRF8KO撕裂巢垫比例和埋藏大理石数增加，雄性无类似增加；二因素分析显示基因型及基因型×性别交互（NST）等。结论：IRF8缺失还导致OCD样重复行为，雌性更严重，焦虑样与OCD样行为有共享和不同机制。
4. 出生后删除IRF8不引起焦虑样行为。P12-17他莫昔芬诱导雌性IRF8cKO后，OFT、EPM、LDB、NST、MBT均与WT相似；利用Rosa26-Cre驱动使P3细胞（CD11b^lowCD45^high）出现，也未引起IRF8KO样焦虑行为。结论：IRF8可能作用于特定发育时间窗，而非出生后小胶质细胞成熟期，来建立调控焦虑/OCD样行为的神经机制。
5. IRF8以性别依赖方式调控小胶质细胞ROS产生。RNA-seq显示IRF8KO小胶质细胞上调氧化磷酸化（oxidative phosphorylation）基因，尤其线粒体复合体I和IV亚基（如Ndufa1、Cox4i1）；DCFDA流式检测显示仅雌性IRF8KO小胶质细胞ROS显著高于雌性WT，雄性呈略低趋势；雌雄DEGs未检出可解释ROS差异的氧化还原相关基因，提示机制复杂。结论：IRF8缺失导致雌性小胶质细胞ROS升高和氧化还原失调。

讨论部分总结：讨论指出，IRF8KO小鼠的焦虑样行为可能源于不恰当恐惧而抑制探索，并伴OCD样倾向，与人类焦虑和OCD共病及女性易感一致；焦虑与OCD可能共享进化保守机制和神经解剖通路。小胶质细胞参与脑发育、突触形成、髓鞘化、损伤修复和病原防御，IRF8对小胶质细胞胎儿及早期出生后发育必需，并维持成年功能；出生后删除不产生行为表型，提示IRF8在产前设定处理应激和焦虑的神经连接。转录组发现复合体I/IV上调，复合体I是ROS主要来源，电子泄漏可生成超氧阴离子O₂^•?；雌性IRF8KO小胶质细胞ROS升高与雌性焦虑样行为增强平行，支持氧化应激参与。DEGs未找到氧化还原基因，可能因ROS受百余基因共同影响、表达低于阈值、蛋白/翻译后修饰、线粒体呼吸效率、抗氧化可用性、性别特异代谢及性激素等。局限：P12诱导错过产前和早期出生后窗（如突触修剪高峰），且组成型全局敲除可能受外周免疫信号影响，未来需胚胎特异性Cre。研究结论翻译：研究表明，表达于小胶质细胞的转录因子IRF8以性别依赖方式影响焦虑障碍的发生发展；研究数据提示ROS升高所致氧化应激是潜在机制之一。