米诺环素可改善小鼠肿瘤切除术后持续存在的社交缺陷及海马区小胶质细胞功能障碍

《Brain Research》:Minocycline ameliorates persistent social deficits and hippocampal microglial dysfunction in mice following tumor resection

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年08月28日 来源:Brain Research 3.2

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  `` 摘要 癌症患者经常会出现精神功能障碍,如抑郁症状,这些症状即使在治疗后也会持续很长时间。然而,其背后的机制仍不清楚。在本研究中,我们使用接种了结肠26(一种小鼠结直肠癌细胞系)后形成的肿瘤,并通过手术切除这些肿瘤的小鼠,评估了肿瘤存在对行为和大脑功能的影响。在肿瘤被切除的

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摘要

癌症患者经常会出现精神功能障碍,如抑郁症状,这些症状即使在治疗后也会持续很长时间。然而,其背后的机制仍不清楚。在本研究中,我们使用接种了结肠26(一种小鼠结直肠癌细胞系)后形成的肿瘤,并通过手术切除这些肿瘤的小鼠,评估了肿瘤存在对行为和大脑功能的影响。在肿瘤被切除的小鼠中,海马区Iba1阳性细胞的突起长度在切除后14天内显著缩短,这与持续存在的社交缺陷一致。此外,在肿瘤被切除的小鼠的海马区,CD68/Iba1双阳性细胞的面积比例以及基因的表达水平显著增加。抗抑郁药氟西汀或小胶质细胞调节剂米诺环素可以改善社交缺陷以及海马区Iba1阳性细胞的突起长度缩短的情况。为了明确小胶质细胞与神经元之间的关系,我们评估了它们与突触的相互作用。在肿瘤被切除的小鼠的海马区,观察到与Iba1阳性细胞共定位的PSD-95阳性颗粒数量增加,同时海马神经元的树突棘密度降低;这些变化通过米诺环素得到缓解。这些发现表明,海马区小胶质细胞的功能变化和神经元结构的改变与肿瘤切除后持续的社交缺陷有关。

引言

癌症患者中普遍存在抑郁和焦虑等精神并发症(Miovic & Block, 2007)。这些精神障碍可能在治疗后持续多年,导致失眠、治疗依从性差、生活质量降低和生存率下降,这是一个重要的临床问题(Arrieta et al., 2013, Bach et al., 2022, Bower and Lamkin, 2013, Vissers et al., 2013)。虽然抗抑郁药(选择性5-羟色胺再摄取抑制剂SSRIs)被用于治疗癌症治疗后的抑郁症状,但仍存在一些限制,包括治疗效果延迟(两周或更长时间)以及胃肠道症状和恶心等副作用。因此,迫切需要新的治疗策略来应对癌症治疗后的持续性精神并发症(Miovic & Block, 2007)。然而,癌症治疗后这些持续性精神并发症的机制仍不清楚。
研究表明,肿瘤相关的生物学效应是导致癌症患者出现精神障碍的一个因素。临床研究报道,在癌前状态下抑郁症的风险增加(Kuczmarski et al., 2022)。越来越多的证据表明,癌症可以引起大脑功能的变化,因为携带肿瘤的动物模型表现出类似抑郁和焦虑的行为(Demers et al., 2018, Lamkin et al., 2011, Norden et al., 2015)。此外,Pyter等人发现,在切除肿瘤后形成的肿瘤的小鼠中,类似焦虑的行为会增加(Pyter et al., 2017)。这表明,肿瘤的存在不仅影响大脑功能,而且在肿瘤切除后也会产生影响。然而,很少有研究关注肿瘤切除后大脑功能的持续变化,以及肿瘤存在会对中枢神经系统造成哪些变化仍然不清楚。
海马区是负责调节认知功能(如记忆和学习)和情感功能(包括情绪调节和应激反应)的大脑区域(Anand & Dhikav, 2012)。已有研究表明,重度抑郁症患者的海马区可能出现慢性炎症和神经元功能改变(Troubat et al., 2021)。此外,在类似抑郁的动物模型中观察到了炎症细胞因子的表达变化和神经结构改变(如突触丢失)(I?iguez et al., 2016, Zhan et al., 2024)。这些发现表明海马区在抑郁症状的发展中起着关键作用。此外,在携带肿瘤的小鼠中,海马区炎症细胞因子的表达显著增加,脑源性神经营养因子(BDNF)的表达减少,以及成年海马神经发生受到抑制(Horvathova et al., 2020, Norden et al., 2015)。基于这些发现,可以推测肿瘤的存在可能通过引起海马区的结构和功能变化来促进精神功能障碍的发展。然而,肿瘤切除后海马区发生的具体神经结构和功能变化尚不清楚。
小胶质细胞是中枢神经系统中的常驻巨噬细胞,已知参与大脑免疫反应,并通过促进树突棘的形成和修剪来调节神经功能,从而建立和维持正常的神经回路(Akiyoshi et al., 2018, Spiteri et al., 2022, Wang et al., 2022)。先前的研究表明,脂多糖(LPS)诱导的神经炎症模型小鼠表现出类似抑郁的行为,并伴有小胶质细胞的形态改变和海马神经元的结构变化(Zhan et al., 2024)。还有报道指出,在慢性社交挫折压力模型小鼠中,小胶质细胞的增强突触吞噬作用导致神经功能的变化,从而促进了类似抑郁的行为(Han et al., 2022)。重要的是,这些模型中的改变也可以通过米诺环素(MINO,一种四环素抗生素和小胶质细胞调节剂)得到改善(Han et al., 2022, Zhan et al., 2024)。这些发现表明,类似抑郁的行为的发展可能与海马区小胶质细胞的功能异常有关。此外,在携带肿瘤的小鼠的海马区也观察到了小胶质细胞的形态变化(Strehle et al., 2024),这表明携带肿瘤和/或肿瘤切除的小鼠可能通过类似于已建立的类似抑郁障碍模型中的机制表现出类似抑郁的行为。在本研究中,我们调查了海马区小胶质细胞的改变及其与神经元功能的关联,以深入了解可能导致肿瘤切除后持续精神功能障碍的机制。

节选

动物

本研究使用的方案符合日本药理学学会的指导原则。所有动物护理和处理程序均获得了Setsunan大学实验动物伦理使用委员会的批准。小鼠购自Shimizu Jikken Zairyou有限公司(日本京都)。本研究中使用了7周大的雄性BALB/c小鼠,以避免雌性周期对行为评估和大脑功能的潜在干扰,因为这种激素波动可能会

结果

为了研究肿瘤形成对小鼠行为和小胶质细胞的影响,我们在癌细胞接种后第3天评估了社交互动和海马区小胶质细胞的情况(图1A)。在携带肿瘤的小鼠中,社交互动时间显著减少(图1B,t(16) = ?2.63,p < 0.05)。在这些小鼠的海马区,Iba1阳性细胞的突起长度显著缩短(图1D:突起长度,t(7) = ?4.07,p < 0.01;细胞体面积,t(7) = ?0.01,p = 0.993)。

讨论

在本研究中,结肠26的接种在癌细胞接种后第3天引起了社交缺陷和海马区Iba1阳性细胞的突起长度缩短。这些变化在肿瘤切除后至少持续到第14天。此外,在癌细胞接种后第7天,肿瘤被切除的小鼠海马区中,与Iba1阳性细胞共定位的CD68阳性细胞的比例增加,Tnf mRNA的表达水平也增加。持续的社交缺陷和小胶质细胞变化

CRediT作者贡献声明

山崎隆文:撰写——原始草稿,资源获取,项目管理,方法学研究,数据分析,数据整理。小中佑介:撰写——原始草稿,监督,项目管理,研究实施,资金筹集。山口太郎:监督,研究实施。米山正则:撰写——修订与编辑,撰写——原始草稿,数据可视化,验证,监督,资源获取,项目管理,概念构思。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能影响本文所述工作的财务利益或个人关系。

致谢

我们感谢田中优美、中岛幸宏、井上直子、山本由香和川井由纪在实验中的技术支持。本项目部分得到了日本学术振兴会(JSPS)KAKENHI项目(编号21K06590和25K09994)对小中佑介的支持。

伦理批准

本研究中的所有动物实验均获得了Setsunan大学动物护理和使用委员会的批准(批准编号K21-9、K22-9、K23-7和K24-8)。
Takumu Yamasaki | Yusuke Onaka | Taro Yamaguchi | Masanori Yoneyama药物科学学院,Setsunan大学实验室,45-1 Nagaotoge-cho, Hirakata, Osaka 573-0101, Japan```
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