在由回肠结扎穿刺引起的脓毒症小鼠模型中，背内侧丘脑核与内侧前额叶皮层的输入调控了空间学习与记忆功能

《Brain Research》：Dorsomedial thalamic nucleus–medial prefrontal cortex inputs modulated spatial learning and memory in a mouse model of sepsis induced by cecal ligation puncture

　　

摘要

背景

脓毒症相关脑病常常导致认知功能受损，甚至引发危及生命的状况。其病理生理机制十分复杂，目前仍不清晰。我们在盲肠结扎穿刺模型诱导的脓毒症小鼠中，研究了背内侧丘脑核-内侧前额叶皮层通路在缓解认知功能障碍中的作用。

方法

通过逆向追踪和病毒表达技术，确定了从背内侧丘脑核到内侧前额叶皮层的神经投射路径。随后利用化学遗传学方法激活该通路，再通过免疫荧光染色检测内侧前额叶皮层细胞中c-Fos阳性神经元的数量。同时采用莫里斯水迷宫、巴恩斯迷宫、新物体识别试验以及开放场试验来评估小鼠的认知功能。最后通过西方印迹法检测内侧前额叶皮层中谷氨酸受体及其下游信号分子的表达情况。

结果

激活背内侧丘脑核-内侧前额叶皮层通路能够缓解盲肠结扎穿刺模型诱导的脓毒症小鼠的认知功能障碍及类似焦虑的行为表现。抑制谷氨酸受体会降低小鼠内侧前额叶皮层中作为神经元活性标志物的c-Fos的表达，这说明谷氨酸受体介导了该通路的积极作用。此外，激活该通路还会提高内侧前额叶皮层中NMDAR、AMPAR以及CaMKIIa、p-CREB、脑源性神经营养因子等下游信号分子的含量，而使用AMPAR抑制剂2,3-二羟基-6-硝基-7-磺酰苯并(F)喹唑啉或NMDA受体拮抗剂D-2-氨基-5-膦戊酸可抑制这种上升趋势。

结论

背内侧丘脑核-内侧前额叶皮层通路能够缓解盲肠结扎穿刺模型诱导的脓毒症小鼠的认知功能障碍。我们的研究结果表明，谷氨酸受体及其下游信号通路可能是治疗脓毒症相关脑病所致认知功能障碍的潜在靶点，同时也为该疾病的发病机制研究提供了新的线索。

章节节选

1.引言

脓毒症是一种医疗急症，是指机体对感染产生的异常免疫反应，进而引发器官衰竭和危及生命的并发症（Singer等人，2016）。该疾病会导致较高的死亡率，幸存者也会出现长期残疾（Iwashyna等人，2012）。在脓毒症早期，它会主要影响中枢神经系统，进而引发脓毒性脑病。据估计，每年有14万名患者从脓毒症中存活下来，但其长期预后情况

药物与病毒

本研究使用了以下病毒：表达hM3Dq的腺相关病毒（pAAV-CaMKIIα-hM3Dq-mCherry和pAAV-CaMKIIα-mCherry；中国上海奥比奥科技有限公司）。此外还使用了以下化合物：氟金颗粒（美国LLC公司）、氯氮平N-氧化物（CNO；美国MedChemExpress公司）、D-2-氨基-5-膦戊酸（D-AP5；一种NMDAR竞争性拮抗剂；美国MedChemExpress公司）、2,3-二羟基-6-硝基-7-磺酰苯并(F)喹唑啉（NBQX；一种AMPAR抑制剂；美国MedChemExpress公司）。

在C57BL/6小鼠中确定背内侧丘脑核与内侧前额叶皮层的结构连接

通过将逆向荧光示踪剂氟金颗粒微注射到C57BL/6小鼠的内侧前额叶皮层中，成功观察到了从背内侧丘脑核到该区域的神经投射（见图2A、C、D）。注射四天后，在连续的脑冠状切片中即可观察到背内侧丘脑核区域存在氟金颗粒标记信号（见图2E）。随后通过将pAAV-CaMKIIα-mCherry微注射到背内侧丘脑核中，采用顺向追踪技术，确认了从背内侧丘脑核到内侧前额叶皮层的直接单突触输入通路（见图2B、F、G）。四周后

讨论

脓毒症相关脑病是脓毒症的严重并发症，常会导致认知功能障碍和情绪紊乱，但其具体的病理生理机制至今尚未完全明确。本研究利用盲肠结扎穿刺模型诱导的脓毒症小鼠模型，探讨了背内侧丘脑核-内侧前额叶皮层通路在该疾病相关认知功能障碍中的作用。研究结果表明，该通路在脓毒症相关脑病引发的认知功能障碍中起着关键作用，其发挥作用的相关机制与谷氨酸有关。

结论

本研究明确了背内侧丘脑核-内侧前额叶皮层通路在脓毒症相关认知功能障碍中的核心作用。研究结果还表明，谷氨酸受体及BDNF信号通路可能是治疗脓毒症相关脑病所致认知功能障碍的潜在靶点。总体而言，这项研究为脓毒症相关脑病的病理生理机制研究提供了新的见解，也为后续开发针对该疾病引发的神经系统功能障碍的治疗策略奠定了基础。

CRediT作者贡献说明

陈伟：撰写初稿、实验研究。叶志文：软件应用、数据整理。葛成龙：软件应用、方法设计、定量分析。张丽娜：论文审阅与编辑、研究指导、资源协调。邹宇：图像处理、结果验证、方法优化。彭倩怡：论文审阅与编辑、资源协调、项目管理工作。

利益冲突声明

所有作者均声明不存在任何可能影响本论文研究结果的已知财务利益关系或个人关联关系。

致谢

无。

作者贡献

陈伟负责开展实验并完成论文撰写，彭倩怡负责研究的设计与整体指导工作。葛成龙和叶志文负责数据分析，张丽娜负责论文修改，邹宇参与了图像的排版工作。所有作者都对论文内容进行了审核，并同意将其提交发表。

资助情况

本研究得到了中国国家自然科学基金（编号：82372199）、湖南省自然科学基金（编号：2025JJ40070、2024JJ5559）的资助。

陈伟|叶志文|葛成龙|张丽娜|邹宇|彭倩怡

中国湖南省长沙市中南大学湘雅医院重症医学科，邮编410008