雌性小鼠对致恐慌性CO2吸入反应的性别差异及小胶质细胞酸传感器TDAG8的作用

《Frontiers in Cellular Neuroscience》：Sex differences in responses to panicogen CO2 inhalation and the role of microglial acid-sensor TDAG8 in female mice

　　

先前的研究发现，小胶质细胞酸传感器T细胞死亡相关基因8 (TDAG8) 在雄性小鼠中介导了对内感受性应激源CO₂吸入的恐慌相关反应。然而，恐慌症在女性中更为常见，且恐慌发作症状在男性和女性中有所不同。在此，研究人员研究了小鼠中CO₂诱发的行为和生理反应的性别差异。研究人员还研究了TDAG8在调节雌性小鼠中CO₂吸入诱发的恐惧相关行为和过度通气，以及CO₂吸入后小胶质细胞形态学中的作用。研究人员发现，与雄性小鼠相比，雌性小鼠中CO₂吸入诱发了更强的恐惧相关行为和过度通气。与先前在雄性中的发现相反，研究人员发现TDAG8缺失并未影响雌性对CO₂吸入的恐惧相关防御反应。然而，TDAG8缺失显著减弱了雌性中CO₂诱发的过度通气。先前在雄性小鼠中的研究表明，CO₂吸入以TDAG8依赖的方式在脑室周围器官穹窿下器官 (SFO) 内诱导了小胶质细胞活化的形态学指标。与雄性一致，雌性中TDAG8缺失减弱了CO₂吸入后SFO内小胶质细胞活化的形态学指标，但在另一个表达TDAG8的脑室周围器官——终板血管器官 (OVLT) 中则没有。这表明TDAG8在介导对致恐慌性CO₂吸入的行为反应与生理反应中的作用存在差异，尽管对SFO小胶质细胞的影响是一致的。这些数据共同强调了行为与生理反应中对致恐慌性CO₂吸入的重要性别差异。它们还强调了在探索驱动男性和女性恐慌相关结果的分子机制和神经回路时需要考虑表型差异。

**研究背景与问题**
恐慌症是一种常见的精神障碍，女性发病率约为男性的2.5倍，且症状表现存在性别差异（女性更易出现呼吸症状，男性更易出现出汗和胃痛）。临床研究显示，CO₂吸入可诱发恐慌发作，且女性对CO₂更敏感。然而，既往动物模型多集中于雄性，对雌性机制及性别差异的分子基础研究不足。小胶质细胞酸传感器TDAG8在雄性小鼠中参与CO₂诱发的恐惧反应，但其在雌性中的作用及性别差异尚未明确。本研究旨在：（1）探究雌雄小鼠对致恐慌性CO₂吸入的行为和呼吸反应差异；（2）明确TDAG8在雌性小鼠CO₂诱发反应中的功能；（3）检测TDAG8缺失对CO₂吸入后小胶质细胞形态的影响。论文发表于《Frontiers in Cellular Neuroscience》。

**主要技术方法**
研究采用BALB/c背景野生型小鼠（购自Envigo）及TDAG8敲除小鼠（由UCLA的Dr. Owen Witte构建，室内繁殖）。关键技术包括：CO₂诱发情境恐惧条件化范式（量化僵直行为作为恐惧相关反应）、全身体积描记法（Buxco FinePointe系统，量化分钟通气量等呼吸参数）、免疫组织化学（Iba1标记小胶质细胞）及形态学分析（测量胞体周长、突起长度和分支端点，评估小胶质细胞活化状态）。实验随机分组，部分操作双盲，样本量基于先前研究确定。

**研究结果**
**1. 雌性小鼠对致恐慌性CO₂吸入表现出更高的敏感性**
通过CO₂情境恐惧条件化范式（图1A），雌性小鼠在CO₂吸入期间（第2天）的僵直行为显著高于雄性（图1C），但情境再暴露（第3天）无差异（图1D）。全身体积描记法显示，CO₂吸入期间雌性小鼠的分钟通气量（VE）显著高于雄性（图1F），而呼吸频率和潮气量无性别差异（图1G-H）。结论：雌性小鼠对CO₂吸入的行为和呼吸反应均强于雄性。

**2. TDAG8调节雌性小鼠的呼吸反应而非行为反应**
雌性TDAG8敲除（TDAG8^?/?）小鼠与野生型（TDAG8^+/+）相比，在CO₂吸入期间（空气、2.5%或5% CO₂）的僵直行为及情境再暴露中均无差异（图2A-C）。然而，TDAG8^?/?雌性小鼠在CO₂吸入期间的分钟通气量显著低于野生型（图2D），而呼吸频率和潮气量无显著变化（图2E-F）。结论：TDAG8缺失减弱了雌性小鼠的CO₂诱发过度通气，但不影响恐惧相关行为，与雄性中TDAG8调节行为而非呼吸的效应相反。

**3. TDAG8调节CO₂诱发的小胶质细胞形态变化**
在5% CO₂吸入后，雌性TDAG8^?/?小鼠在穹窿下器官（SFO）内的小胶质细胞胞体周长显著减小（图3B），突起长度和端点数量显著增加（图3C-D），细胞数量无差异（图3E）。在终板血管器官（OVLT）中，TDAG8缺失未影响任何形态学参数（图3G-J）。结论：TDAG8缺失在SFO而非OVLT中减弱了CO₂诱发的小胶质细胞活化形态学指标，与雄性结果一致。

**总结讨论与结论**
本研究揭示了雌性小鼠对CO₂吸入的行为和生理反应敏感性高于雄性，支持临床女性更易受CO₂诱发的恐慌相关症状（如呼吸急促）的发现。TDAG8在雌性中调节呼吸反应而非行为反应，而在雄性中则相反，提示性别差异可能源于SFO下游效应通路的不同。SFO内的TDAG8依赖性小胶质细胞形态变化在雌雄中一致，表明TDAG8在免疫感知层面功能保守，但其下游行为/生理输出存在性别二态性。研究局限性包括未直接比较雌雄敲除鼠、未评估发情周期影响。未来需探索SFO投射至恐惧（如前边缘皮质、终纹床核、导水管周围灰质）和自主神经（如下丘脑、脑干）区域的性别差异效应，以及激素（如雌二醇）与小胶质细胞反应的相互作用。研究结论：这些数据共同强调了致恐慌性CO₂吸入的行为和生理反应中存在重要性别差异，并凸显在探索驱动男性和女性恐慌相关结果的分子机制和神经回路时需考虑表型差异。