TAK-242对双向主动回避条件反射的习得具有性别依赖性影响

《Behavioural Brain Research》：TAK-242 has sex-dependent effects on the acquisition of two-way active avoidance conditioning

　　

Meghan G. Connolly|Rachel A. Kohman

加拿大阿尔伯塔省埃德蒙顿市阿尔伯塔大学化学系

摘要

Toll样受体-4（TLR4）是一种免疫受体，在生理条件下会影响认知和神经可塑性过程。例如，药物抑制TLR4可选择性增强雌性的空间学习和记忆能力。目前尚不清楚这些性别差异是否也存在于其他认知任务中。本研究评估了反复给予TLR4拮抗剂TAK-242后，动物在联想学习方面的性别差异。成年雄性和雌性C57BL/6J小鼠在接受TAK-242或对照剂处理后，被用于双向主动回避条件反射训练。TLR4拮抗剂对学习过程产生了性别特异性影响：接受TAK-242处理的雌性表现出更多的回避行为，而雄性则无显著变化。此外，TAK-242还选择性增加了雌性海马区的Wnt3a表达水平。总体而言，这些研究结果表明TAK-242的处理具有性别依赖性的行为效应，并提示海马区Wnt3a可能是其中的关键因素，值得进一步研究。

引言

除了在引发炎症反应中的作用外，Toll样受体-4（TLR4）还参与健康大脑中的许多生理过程及神经可塑性相关功能。例如，TLR4表达于神经前体细胞上，可通过影响其增殖和分化来调节成年海马区的神经发生[1]、[2]、[3]。此外，TLR4还与调节基础神经活动有关，因为在稳态条件下抑制TLR4可提高齿状回的神经兴奋性[4]、[5]。有证据表明，这些神经活动的变化可能是由神经元上的TLR4介导的，由于TLR4复合体各组分的表达差异，神经元与胶质细胞的信号传导方式存在区别[6]、[7]。尽管TLR4的功能范围尚未完全明确，但有研究指出它还参与突触重塑和结构可塑性过程[8]、[9]。另外，TLR4已知与多种神经可塑性调节因子存在相互作用，包括神经营养因子和Wnt配体[9]、[10]、[11]。不过，目前我们对这种相互作用的了解主要基于TLR4激活后的变化，关于其在正常状态下的作用机制仍知之甚少。

除了在大脑中的生理功能外，越来越多的证据表明TLR4的功能可能因性别而异[12]、[13]、[14]、[15]。例如，在怀孕期间抑制TLR4会改变雄性后代的生长轨迹，但不会影响雌性后代[16]。这些性别差异可能源于TLR4的表达水平、下游信号传导途径以及功能反应性的不同[13]、[17]、[18]。TLR4似乎也以性别依赖的方式参与学习和记忆过程。先前的研究表明，系统性给予小分子TLR4抑制剂TAK-242（Resatorvid）可改善小鼠在水迷宫任务中的空间学习和记忆能力[19]。值得注意的是，这些益处仅出现在雌性小鼠身上，因为无论是在中枢还是全身给予TLR4拮抗剂，都不会影响雄性小鼠的空间学习和记忆能力[19]、[20]。相反，Korgaonkar等人[4]发现，通过系统性或海马内给予TLR4抑制剂会破坏雄性大鼠的空间工作记忆，但未对雌性大鼠进行相关检测。综合这些数据可以看出，TLR4可能在正常状态下以性别依赖的方式影响认知功能，但目前还不清楚雌性小鼠所获得的这些优势是否也适用于水迷宫之外的其他认知任务。

因此，本研究旨在确定TLR4抑制是否会对雄性和雌性小鼠的联想学习能力产生不同的影响。基于我们之前在水迷宫实验中的发现[19]，我们预计抑制TLR4会选择性提升雌性小鼠的表现，而对雄性小鼠的影响则较为有限。此外，我们还研究了这种行为变化是否伴随着海马区突触可塑性和炎症信号传导方面的差异。

章节节选

研究对象与实验设计

实验中使用的成年（5-6个月大）雄性（n=19）和雌性（n=21）C57BL/6J小鼠按性别分组饲养（每组3-4只），饲养环境为温度可控（70±2°F）的笼舍，光照周期为12小时明暗交替。所有实验均在黑暗时段进行。小鼠可自由获取食物和水，这些小鼠均来自杰克逊实验室（缅因州巴港）。所有实验均在北卡罗来纳大学威尔明顿分校动物护理与使用委员会的批准下进行。

体重变化

对12天注射期间的体重数据进行分析后发现，性别和天数都具有显著的主效应（F(1,36)=78.02，p<0.0001；F(11,396)=7.08，p<0.0001），性别与天数之间也存在显著交互作用（F(11,396)=10.43，p<0.0001，见图1B）。事后检验结果显示，如预期那样，12天内雌性小鼠的体重始终低于雄性小鼠（p<0.0001，见图1B）。此外，雄性和雌性小鼠的体重在12天内都存在轻微波动，其中雄性小鼠的体重波动幅度

讨论

有研究表明，TLR4会以性别依赖的方式影响认知功能和神经可塑性[19]，但迄今为止这些效应仅在空间学习和记忆任务中有所报道。因此，本研究探讨了TLR4抑制是否也会对雄性和雌性小鼠在双向主动回避条件反射任务中的表现产生差异。TAK-242可选择性增强雌性小鼠的学习能力，表现为回避行为增多、逃避行为减少，而雄性小鼠则无此类变化

CRediT作者贡献说明

Rachel Ann Kohman：撰写——初稿撰写、监督指导、资源提供、正式分析、概念构思。Meghan G. Connolly：撰写——审稿与编辑、方法设计、实验实施、正式分析。