渗透压刺激会扰乱成年小鼠神经垂体中白细胞介素-1β的表达,并上调CD206和水通道蛋白-4的水平

《Brain Research》:Osmotic stimulation disrupts interleukin-1 β expression and upregulates CD206 and aquaporine-4 in the adult mouse neurohypophysis

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年08月07日 来源:Brain Research 3.2

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  摘要神经垂体是一种特殊的神经-胶质界面,其中的神经元、胶质细胞及血管成分共同调控神经内分泌分泌与免疫信号传导。其自身的可塑性有助于机体适应渗透压和炎症压力。诸如高盐摄入之类的渗透压挑战会引发神经垂体内的结构与功能重塑,同时涉及小胶质细胞和垂体细胞。为探究这些适应性变化,我们研究了

  

摘要

神经垂体是一种特殊的神经-胶质界面,其中的神经元、胶质细胞及血管成分共同调控神经内分泌分泌与免疫信号传导。其自身的可塑性有助于机体适应渗透压和炎症压力。诸如高盐摄入之类的渗透压挑战会引发神经垂体内的结构与功能重塑,同时涉及小胶质细胞和垂体细胞。
为探究这些适应性变化,我们研究了4天和8天高盐摄入(2% NaCl)对小鼠神经垂体细胞可塑性的影响。通过免疫组化技术,利用GFAP、AQP4等特异性标记物评估垂体细胞的形态与功能变化;通过Iba1、CD206指标检测小胶质细胞的活化状态与极化程度。此外还通过西方印迹实验检测促炎细胞因子IL-1β的水平,并监测了液体摄入量、体重、血浆渗透压及血细胞比容等生理参数。免疫组化分析显示,渗透压刺激后小胶质细胞从分支状形态转变为阿米巴样形态。西方印迹实验表明Iba1表达保持稳定,说明这种活化并未伴随小胶质细胞增殖。8天高盐摄入后,CD206表达显著上升,同时IL-1β水平下降,这表明小胶质细胞向具有抗炎作用的M2型极化。此外,GFAP表达下降,而AQP4表达上升,尤其在血管周围区域更为明显。从生理层面来看,高盐摄入增加了液体摄入量和血细胞比容,降低了体重,但血浆渗透压保持不变。综上所述,这些发现表明神经垂体内存在协同的神经-免疫重塑现象。向抗炎型胶质细胞转变以及AQP4表达上升,很可能是一种有助于在高渗透压压力下维持组织稳态的适应性机制。

引言

神经垂体是下丘脑延伸至垂体的部分,属于一种特殊的神经-血液界面。在该界面中,神经元、胶质细胞及血管成分在结构和功能上相互整合,从而实现精准协调的神经内分泌信号传递与免疫调节(Hatton, 1997; Rivest, 2003; Theodosis et al., 2008)。这里也是下丘脑视上核和室旁核中的大细胞神经元的终末区,精氨酸加压素在此储存并释放到全身循环中(Amar & Weiss, 2003)。当出现脱水或高盐摄入等导致血浆渗透压发生变化时,大细胞神经元的放电频率会增加,进而刺激精氨酸加压素的分泌,以此维持体液与矿物质平衡(Bourque, 1999)。
神经垂体具有显著的可塑性,这一特性得益于其中的胶质细胞。垂体细胞属于星形胶质细胞类似的胶质细胞,它们能够通过动态调整自身突起与神经血管连接处的结构来调节神经分泌功能。在正常生理状态下,它们的细胞足会包裹住神经末梢,阻止激素的释放;而在受到刺激时,它们还会发生收缩,进而影响精氨酸加压素的释放(Hatton, 1988)。除了承担结构功能外,垂体细胞还表达多种神经递质受体、趋化因子和细胞因子,这使得它们能够积极参与免疫调节与神经垂体的可塑性变化过程(Hatton, 1988; Schobitz et al., 1994; Miyata and Hatton, 2002)。此外,由于高表达AQP4,垂体细胞在维持水分平衡方面起着关键作用,AQP4能够介导血管周围区域的双向水分转运。AQP4也存在于神经分泌颗粒和神经末梢以及星形胶质细胞中,其在神经分泌颗粒中的存在表明它可能参与颗粒的成熟过程以及激素释放速率的精细调控(Kuwahara et al., 2010; Mesbah-Benmessaoud et al., 2011)。
小胶质细胞是中枢神经系统中的主要免疫细胞,同时也是神经垂体中重要的调节性胶质细胞群体。在面临渗透压挑战时,会有大量小胶质细胞聚集在神经垂体的毛细血管周围区域,进而引发局部的神经-免疫反应(Lawson et al., 1993)。这类细胞具有明显的表型可塑性,会从处于静止状态、分支丰富的形态——这种形态与免疫监视功能相关——逐渐转变为活化状态,其形态可从肥大型变为运动能力和吞噬能力更强的阿米巴样形态,以应对各种环境刺激(Ayoub and Salm, 2003; del Fernández-Arjona et al., 2017; Vidal-Itriago et al., 2022)。除了执行传统的免疫监视功能外,小胶质细胞还会与神经分泌末端发生动态相互作用,吞噬异常的突起结构,并在神经元活动增强时促进激素的释放(Pow et al., 1989; Mander and Morris, 1994)。除免疫监视功能外,小胶质细胞与神经元的相互作用对于调节下丘脑-神经垂体系统中的神经元兴奋性、精氨酸加压素分泌以及突触可塑性也具有重要意义(Ayoub and Salm, 2003; Clayton et al., 2022; Ruiz et al., 2024)。
小胶质细胞表达多种神经递质、激素以及嘌呤能配体的受体(Ferro et al., 2021)。它们还表达离子钙结合适配蛋白-1(Iba-1)和CD206等标志物,前者是广泛存在于小胶质细胞中的标志物,后者则与抗炎作用及吞噬功能相关(Kerrigan and Brown, 2009; Van der Zande et al., 2021; Shi et al., 2021)。
高盐摄入等渗透压压力会引发下丘脑-神经垂体系统,尤其是神经垂体本身的结构与功能重塑。然而,在长期高盐摄入条件下,小胶质细胞的活化进程、表型变化(包括CD206的表达变化)以及相应的细胞因子反应(如IL-1β的变化)的具体时间规律目前尚不完全清楚,这限制了人们对神经-免疫机制在维持体液与矿物质平衡中所起作用的理解。
本研究旨在探讨4天和8天高盐摄入对神经垂体中小胶质细胞活化状态及IL-1β表达水平的影响。我们通过Iba1和CD206指标检测小胶质细胞的活化情况并对其进行定量分析,同时检测IL-1β的水平;通过GFAP表达情况评估垂体细胞的重塑程度。此外,我们还检测了AQP4的表达水平,以了解水转运能力的变化情况。为验证渗透压挑战的生理影响,我们还监测了液体摄入量、体重、血浆渗透压及血细胞比容等系统参数。

章节节选

实验动物

所有动物实验均获得了阿尔及利亚巴布埃祖阿尔大学动物护理与使用委员会的批准,且符合阿尔及利亚政府关于实验设施中动物福利管理的第04–82号行政法令。实验所使用的动物为从阿尔及利亚巴斯德研究所获得的成年雄性Balb/c野生型小鼠(年龄4–6周,体重25±3克)。这些小鼠在相同的可控饲养条件下适应1周,饲养环境为12小时光照周期

系统与生理参数的变化

我们研究了渗透压压力对小鼠液体摄入量、每日体重、血浆渗透压及血细胞比容的可能影响。经过4天高盐摄入后,小鼠的液体摄入量显著增加(p<0.001),达到0.43±0.02毫升/克体重,而对照组小鼠的液体摄入量为0.29±0.02毫升/克体重(见图1A)。经过8天高盐摄入后,小鼠的液体摄入量进一步上升,达到0.54±0.03毫升/克体重,这一数值显著高于对照组水平(0.29±0.02毫升/克体重;p<0.001)

讨论

小胶质细胞和垂体细胞是神经垂体的核心细胞成分,它们在神经-免疫调节以及水分平衡维持中发挥着重要作用。在本研究中,我们通过检测小胶质细胞的活化状态(Iba1、CD206)、IL-1β的表达水平以及垂体细胞的重塑情况(GFAP、AQP4),分析了渗透压刺激对小鼠神经垂体中神经-免疫反应及胶质细胞功能的影

作者贡献说明

Ikram Abdellaoui:负责原文撰写——初稿编写、软件应用、方法设计、实验实施、数据分析、数据整理工作。Sabrina Souttou:负责原文撰写——审阅与编辑、结果可视化、研究验证、项目监督、方法设计工作。Fella Tounsi:负责软件应用、方法设计工作。Roza Benabdesselam:负责原文撰写——审阅与编辑、结果可视化、方法设计工作。Latifa Dorbani-Mamine:负责原文撰写——审阅与编辑、结果可视化、研究验证、项目监督、资源协调、项目管理以及研究概念构思工作。

资金支持

本研究得到了阿尔及利亚高等教育与科学研究部下属的科学研究与技术发展总局的资助。

未引用参考文献

Aloisi, 2001; Augusto-Oliveira和Verkhratsky, 2021; Belmaati Cherkaoui等人,2021; Benabdesselam等人,2012; Bougrid等人,2011; Ceccarini等人,1997; Christensen等人,1990; Connors和Kofuji,2002; Dalloz等人,2003; Daoud等人,2009; Dorbani-Mamine等人,1998; Enríquez-Aragón等人,2005; Fort等人,2008; Fuentes-Mera等人,2006; Fukuda和Badaut,2012; Górecki和Barnard,1995; Gorecki等人,1991; Gu等人,2025; Hendriksen等人,2015; Lively和Schlichter

利益冲突声明

作者声明,他们不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益冲突或个人关系。

致谢

作者们要特别感谢法国马赛艾克斯-马赛大学生物科学学院认知神经科学实验室的脑、肥胖与饮食失衡研究团队(UMR 7291)给予的宝贵支持。我们尤其感激他们在免疫荧光实验和西方印迹实验中提供的帮助,以及为实验提供的所有必要设备和技术支持。
我们还要衷心感谢Jean-Denis Troadec、Anne Abysique、Rym Barbouche以及Stéphanie Gaigé的协助
Ikram Abdellaoui|Sabrina Souttou|Fella Tounsi|Roza Benabdesselam|Latifa Dorbani-Mamine
阿尔及利亚阿尔及尔USTHB生物科学学院LBPO神经化学研究小组
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