小鼠早期淀粉样蛋白病理协同加重脓毒症后行为障碍和小胶质细胞突触吞噬作用

《Brain, Behavior, & Immunity - Health》：Early amyloid pathology in mice synergistically worsens post-sepsis behavioral impairment and microglial synaptic phagocytosis

　　

脓毒症幸存者常经历长期的认知和心理健康损害。研究人员缺乏对脓毒症后损害驱动机制以及使大脑易在脓毒症后出现功能障碍的因素的清晰理解。研究人员假设，淀粉样蛋白病理是一种神经炎症性且即使在认知正常人群中也会随年龄积累的病变，是脓毒症后衰退的潜在风险因素，部分由神经炎症和小胶质细胞功能障碍驱动。研究人员通过多菌性腹部感染（盲肠结扎穿刺；CLP）诱导年轻成年5xFAD小鼠产生脓毒症，以模拟早期淀粉样蛋白病理。5xFAD CLP小鼠在情境恐惧条件化任务中表现出泛化的恐惧反应，并在拼图箱任务中出现认知障碍。脑转录组学揭示感染消退后神经炎症通路的持续上调，且在5xFAD CLP幸存小鼠中显著增加。补体基因表达和补体C3a受体（C3aR）蛋白在5xFAD小鼠中升高，而C3在感染后增加。小胶质细胞突触吞噬作用，一种潜在驱动脓毒症后脑功能障碍的机制，在感染后3周的5xFAD CLP幸存小鼠中增加。尽管5xFAD脑内存在一小群C3aR^high小胶质细胞，但突触吞噬的变化发生在具有C3aR基础表达水平的小胶质细胞中。总体而言，研究人员的研究结果表明，早期淀粉样蛋白病理协同增强了脓毒症引起的行为变化、神经炎症和小胶质细胞突触吞噬作用。

论文解读

脓毒症幸存者常出现长期认知和精神健康损害，但驱动这一损害的生物学机制及大脑易损因素尚不明确。神经炎症（neuroinflammation）与脓毒症后脑功能障碍密切相关，但近端机制不清。淀粉样蛋白β（Aβ）在正常衰老中积累，具有神经炎症特性，可能作为潜在风险因素影响脓毒症后脑功能。研究人员假设早期淀粉样蛋白病理（amyloid pathology）通过补体（complement）介导的小胶质细胞（microglia）突触吞噬作用加重脓毒症后脑功能障碍。为验证该假设，研究人员使用4-6月龄5xFAD小鼠（早期淀粉样蛋白病理模型）和野生型对照，通过盲肠结扎穿刺（CLP）诱导脓毒症，在感染后不同时间点进行行为学、转录组学、免疫组化和流式细胞术检测。结果表明，早期淀粉样蛋白病理协同加重了脓毒症后的行为障碍、神经炎症和小胶质细胞突触吞噬。补体C3a受体（C3aR）在5xFAD小鼠中升高，但突触吞噬增加发生在C3aR低表达的小胶质细胞中。该研究提示无症状淀粉样蛋白病理可能是脓毒症后脑功能下降的潜在风险因素，为理解脓毒症后脑功能障碍的异质性提供了新视角。论文发表在《Brain, Behavior, 》。

主要关键技术方法包括：使用CLP诱导多菌性腹部脓毒症；行为学测试采用情境恐惧条件化、拼图箱和高架零迷宫；脑转录组学通过RNA测序（RNA-seq）和差异表达分析；免疫组化检测C3aR蛋白表达；酶联免疫吸附试验（ELISA）检测C3和Aβ_1-42水平；流式细胞术检测小胶质细胞（CD45⁺/CD11b⁺/Ly6G^-/Ly6C^-/CD206^-）内SNAP25阳性率以评估突触吞噬；药理学干预使用C3aR拮抗剂SB290157。小鼠来自Jackson实验室（JAX-MMRC 034848），饲养于密歇根大学实验动物医学部（ULAM）。

研究结果如下：

3.1. 淀粉样蛋白病理和脓毒症存活导致明确的行为缺陷：通过情境恐惧条件化测试，发现5xFAD CLP小鼠在训练第三天和新型情境中冻结时间显著高于其他组，表明恐惧泛化增强；在拼图箱闭门任务中，5xFAD CLP小鼠逃逸率显著低于其他组，提示认知功能缺陷；