体外布洛芬对感染诱发神经发育障碍个体外周血单核细胞具有基因调控及抗炎作用

《Inflammopharmacology》：In vitro ibuprofen has gene regulatory and anti-inflammatory properties in peripheral blood mononuclear cells of individuals with infection-provoked neurodevelopmental disorders

　　

摘要：基因–环境相互作用导致免疫–脑交互对话及神经炎症，在神经发育障碍（Neurodevelopmental Disorders, NDDs）——如自闭症退行（autistic regression）和小儿急性起病神经精神综合征（Paediatric Acute-onset Neuropsychiatric Syndrome, PANS）——中日益受到重视。非甾体抗炎药（Non-Steroidal Anti-Inflammatory Drugs, NSAIDs）如布洛芬（ibuprofen）可缓解部分神经精神症状，但其治疗机制尚不清楚。研究人员报道了布洛芬在18例发生符合PANS（16/18）或自闭症退行（7/18）的感染诱发恶化患儿（男11例，年龄5–20岁；5例同时满足两者诊断）中的应用获益。布洛芬耐受良好，在感染相关加重期或慢性期可改善情绪控制、强迫症状及攻击行为。研究人员对2例患儿及其年龄、性别匹配的健康对照者采集外周血单个核细胞（Peripheral Blood Mononuclear Cells, PBMCs），进行体外布洛芬和/或扑热息痛（paracetamol）孵育24 h前后单细胞RNA测序（single-cell RNA sequencing, scRNA-seq），共纳入45,134个细胞。两例病例基线时均存在免疫通路（病毒应答、细胞杀伤）失调及核糖体与翻译通路下调。布洛芬逆转了两例患儿的促炎状态：病例1逆转细胞杀伤通路（颗粒酶granzyme基因），病例2逆转病毒应答通路（干扰素interferon基因）；布洛芬还逆转了翻译通路（核糖体蛋白基因）及翻译调控（含EIF基因）。体外扑热息痛产生相似但弱于布洛芬的效应。感染诱发神经发育发作患儿的外周免疫细胞存在基线转录及免疫失调。研究表明布洛芬具有转录及抗炎效应，且基于体外scRNA-seq的研究可为NDDs个体的疾病修饰治疗提供依据。

论文解读：体外布洛芬对感染诱发神经发育障碍个体外周血单核细胞的基因调控及抗炎作用研究

研究背景与立题依据

神经发育障碍（Neurodevelopmental Disorders, NDDs）如自闭症谱系障碍（Autism Spectrum Disorder, ASD）中的自闭症退行及小儿急性起病神经精神综合征（Paediatric Acute-onset Neuropsychiatric Syndrome, PANS），被认为与基因–环境相互作用引发的免疫–脑交互对话及神经炎症相关。部分患儿在感染后出现突发神经精神症状恶化或发育退行，其外周血及中枢均提示存在免疫异常。尽管临床观察及部分开放标签研究表明非甾体抗炎药（Non-Steroidal Anti-Inflammatory Drugs, NSAIDs）如布洛芬可改善PANS患儿的强迫、情绪及激越症状，但其在外周免疫细胞层面的转录水平调控机制尚未明确。本研究旨在结合临床观察与体外单细胞转录组学，探讨感染诱发NDDs患儿基线免疫转录特征及布洛芬对外周血单个核细胞（Peripheral Blood Mononuclear Cells, PBMCs）的基因表达调控与抗炎作用。

研究对象与关键技术方法

研究人员首先收集2014–2025年就诊于Westmead儿童医院、符合感染诱发自闭症退行和/或PANS诊断且自述布洛芬有效的18例患儿（5–20岁）进行临床回顾性描述。进一步选取2例典型患儿（14岁男性病例1、12岁女性病例2）及2例年龄性别匹配健康对照者，采集外周血分离冻存PBMCs。将PBMCs复苏后，分别以含40 μg/mL布洛芬、8 μg/mL扑热息痛（paracetamol）或空白培养基（含0.08%乙醇对照）孵育24 h，之后进行单细胞RNA测序（single-cell RNA-seq, scRNA-seq），经活细胞分选后上机建库测序。生物信息学分析采用Seurat包进行细胞分型与差异表达基因（Differentially Expressed Genes, DEGs）鉴定，clusterProfiler包做Gene Ontology过代表征分析（Over Representation Analysis, ORA GO, FDR < 0.05）。

研究结果

Clinical data（临床资料）

18例感染诱发NDDs患儿中，16例符合PANS、7例有自闭症退行史（5例重叠）。家庭报告布洛芬在感染诱发恶化期或慢性期可改善情绪控制/焦虑（13/18）、强迫症状（9/18）、攻击/暴怒（6/18），用药2天至持续数周，无显著不良反应。提示布洛芬在临床观察中对感染相关神经精神加重具潜在对症益处。

scRNA-seq of PBMC of patient-media vs control-media, and in vitro treatment with ibuprofen（患者与对照PBMC基线比较及体外布洛芬处理scRNA-seq结果）

共45,134个细胞经UMAP分为CD8? T细胞、CD4? T细胞、B细胞、单核细胞及NK细胞。患者未加药组（patient-media）相比健康对照（control-media）各细胞类型DEGs为41–635个不等；布洛芬处理后（patient-ibuprofen vs patient-media）DEGs为30–3325个。证实患儿存在外周免疫细胞转录本底异常，且布洛芬可显著改变其表达谱。

Case 1 history（病例1病史）

男孩3岁诊为ASD，7岁链球菌感染样发热后突发强迫检查行为、囤积及抽动，后每年感染诱发OCD（耶鲁–布朗强迫量表Yale-Brown Obsessive Compulsive Scale for Children, CY-BOCS从25降至6经阿奇霉素）、幻觉、激越等，家庭称布洛芬可短时改善OCD与情绪控制。

scRNA-seq in vitro ibuprofen therapeutics（体外布洛芬治疗的scRNA-seq转录调控—病例1）

病例1基线PBMCs广谱免疫通路（生物刺激应答、细胞杀伤cell killing、细胞防御应答）上调，核糖体/胞质翻译（cytosolic ribosome, cytoplasmic translation）通路下调。布洛芬处理逆转上述趋势。细胞杀伤通路中共鉴定17个基因（含趋化因子受体CX3CR1、信号适配子FCGR3A、颗粒酶GZM家族基因GZMB/GZMH、NK细胞活化受体KLRC2/KLRC3等）在patient-media上调、patient-ibuprofen下调趋向对照水平，提示布洛芬抑制过度细胞毒性相关转录。

Case 2 history（病例2病史）

女孩3岁病毒感染后突发缄默、焦虑、眼神接触丧失、刻板行为，至12岁仍非语言伴智力障碍，家庭报告短期布洛芬可"平复"接近基线状态。

scRNA-seq in vitro ibuprofen therapeutics（体外布洛芬治疗的scRNA-seq转录调控—病例2）

病例2基线病毒应答（response to virus, defense response to virus, viral process）及剪接体相关通路上调，适应性免疫/B细胞活化及核糖体/翻译通路上调或下调异常。布洛芬大体逆转此模式（除外线粒体及细胞膜相关通路）。病毒防御应答通路中44个基因（含I型干扰素信号IFIT1/IFIT3/IFI44L、ISG15、MX2、OAS1、RSAD2、STAT1等）在patient-media上调、patient-ibuprofen下调。此外，翻译调控（regulation of translation）通路48基因为patient-media上调→ibuprofen下调（含真核起始因子EIF家族及无义介导mRNA降解Nonsense-Mediated Decay, NMD相关因子），胞质翻译（cytoplasmic translation）通路20个核糖体蛋白基因（RPS/RPL）为patient-media下调→ibuprofen上调，表明布洛芬纠正患者异常的翻译起始抑制及核糖体蛋白低表达，部分恢复正常蛋白合成机器活性。

Effect of paracetamol on patient PBMCs（扑热息痛对患者PBMCs的作用）

病例1体外扑热息痛同样下调本底上调的免疫通路（细胞杀伤等）并上调本底下调的核糖体通路，但程度弱于同等浓度布洛芬，提示两者共享部分抗炎/免疫调节转录效应，布洛芬作用更强。

Effect of ibuprofen on control cells（布洛芬对健康对照细胞的作用）

健康对照PBMCs经布洛芬后呈免疫通路上调及核糖体/翻译过程下调，与患者细胞反应方向相反，说明布洛芬对病理状态与生理状态外周免疫细胞基因调控模式不同。

讨论与结论总结

研究人员指出，部分复杂NDDs患儿对常规治疗无效，而感染诱发PANS及自闭症退行可能涉及影响免疫–脑交互的基因–环境（表观遗传/基因调控）机制。本研究通过个例水平scRNA-seq发现，感染诱发NDDs患儿PBMCs基线存在免疫通路（抗病毒或细胞杀伤型）异常激活伴核糖体及翻译调控通路受抑，且布洛芬可在体外逆转上述转录失调——病例1逆转颗粒酶介导的细胞杀伤通路，病例2逆转I型干扰素介导的病毒防御通路及翻译/NMD调控失衡，部分恢复核糖体蛋白表达。两例虽共有免疫失调特征，但具体主导通路不同（"细菌样"颗粒酶型 vs "病毒样"干扰素型），提示PANS可能存在个体间免疫亚型差异。体外扑热息痛产生类似但较弱效应。布洛芬除经典COX抑制外，还可能通过丙酸结构影响表观遗传修饰（如组蛋白乙酰化/甲基化及HDAC/KDM表达）参与基因调控。本研究局限性为样本量小、开放标签临床观察可能存在报告偏倚、病例1服用精神类药物潜在影响，结论需大样本随机对照试验验证。总之，研究表明布洛芬可调节感染诱发神经发育障碍患儿外周免疫细胞的异常基因表达并具有抗炎转录效应，基于体外scRNA-seq的策略有望为NDDs的疾病修饰疗法及生物标志物筛选提供方向。论文发表于《Inflammopharmacology》。