表达IL-1β的微粒与一氧化碳中毒后的神经炎症和认知功能下降相关

《International Journal of Molecular Sciences》：Microparticles Expressing IL-1β Are Linked to Neuroinflammation and Cognitive Decline After Carbon Monoxide Poisoning

　　

一氧化碳(CO)中毒可导致免疫介质升高，但它们在神经系统缺陷发展中的作用尚不清楚。循环微粒(MPs)在CO中毒后升高，并与神经系统并发症的发展相关。研究人员假设白细胞介素(IL)-1β由MPs携带，并参与神经系统后遗症(NS)的发展。CO中毒患者血液中的IL-1β几乎完全由MPs携带。健康人体内每微升血液中有0.8 ± 0.8个(n = 27)膜表面携带IL-1β的MPs。在CO中毒确诊时获取的、1个月后康复(全面恶化评分[GDS] = 1)的患者中，携带IL-1β的MPs数量为35 ± 12/μL (n = 27, p < 0.001 vs. 对照组)，而出现NS(GDS > 1 at 1 month)的患者为75 ± 38/μL (n = 27; p < 0.001 vs. 对照组和CO康复组)。携带IL-1β内容物的MPs数量是表面表达IL-1β的MPs数量的两倍。CO中毒后浓度更高，但与NS不相关。NS患者MPs中IL-1β浓度为43.8 ± 42.0 pg/10⁶ MPs，GDS = 1患者为33.0 ± 32.0 pg/10⁶ MPs，而对照组为5.4 ± 0.3 pg/10⁶ MPs, p < 0.001。在小鼠CO模型中，MPs的IL-1β内容物比例与人类相似。使用IL-1受体拮抗剂或中和性抗IL-1β抗体进行药理学阻断可抑制神经炎症并保留神经功能。结果表明，经类淋巴系统释放至外周循环的脑源性MPs激活中性粒细胞，后者是生成IL-1β携带MPs的主要细胞，从而维持神经炎症循环。靶向IL-1β可阻断MP介导的炎症。

**论文解读：表达IL-1β的微粒与一氧化碳中毒后神经炎症及认知功能下降的关系**

一氧化碳(CO)是全球最常见的中毒原因之一，年发病率约为160/100,000人，在部分发展中国家更高。CO中毒的致残率主要与神经系统损伤相关。高浓度CO可导致线粒体功能障碍和直接细胞毒性，而神经毒性通常涉及线粒体及NADPH氧化酶来源的活性氧引发的氧化应激和炎症反应。动物模型显示，CO暴露后大脑皮层和海马中白细胞介素(IL)-1β、IL-6、TNFα和NF-κB水平升高；脑病患者脑脊液(CSF)和/或血浆中IL-1β、IL-6、IL-10和IL-13亦见升高。然而，CO中毒与炎症细胞因子之间的因果关系此前尚未被证实。IL-1β是其中唯一具有纯促炎活性的细胞因子，可促进白细胞活化、小胶质细胞启动、内皮功能障碍及突触损伤。由于IL-1β缺乏经典信号肽，无法通过内质网-高尔基体经典分泌途径释放，因此依赖非经典分泌机制，经由微粒(MPs, 细胞膜脱落释放的亚微米级囊泡)等细胞外囊泡输出。既往研究显示，CO中毒患者血液中表达髓鞘碱性蛋白(MBP)的MPs数量与神经病学预后相关，且MPs在小鼠CO模型中参与神经炎症和功能性神经缺陷的因果过程。然而，IL-1β是否由MPs携带并参与神经系统后遗症(NS)的发展尚不清楚。基于此，研究人员提出假设：IL-1β由MPs携带并促进CO中毒后NS的发生。

研究人员对27例CO中毒后1个月内出现NS的患者、27例康复患者(全面恶化评分[GDS] = 1)及27例年龄性别匹配的健康对照者的急诊血液样本进行了回顾性分析，并在小鼠CO模型中验证了IL-1β的作用。研究发现，CO中毒患者血液中的IL-1β几乎完全由MPs携带；NS患者表面表达IL-1β的MPs数量显著高于康复组和对照组。小鼠实验中，使用IL-1受体拮抗剂anakinra或中和性抗IL-1β抗体可抑制神经炎症并保留神经功能。该研究发表在《International Journal of Molecular Sciences》上，首次阐明了IL-1β负载MPs在CO中毒后神经炎症和认知障碍中的核心机制作用，为IL-1靶向治疗(如anakinra)作为CO中毒辅助治疗提供了理论基础。

主要技术方法包括：流式细胞术检测人及小鼠血液和深颈淋巴结(DCLN)中MPs数量、表面标志物及胞内IL-1β表达；磁珠分选法分离F-actin阳性(F+)MPs；ELISA定量MPs中IL-1β含量；小鼠CO暴露模型(1000 ppm CO 40 min + 3000 ppm CO 20 min)；免疫印迹法检测脑组织炎症和血管损伤标志物；注意定势转移和反转学习任务(ASSTR)评估认知功能。患者样本来自急诊科CO中毒确诊时采集的血液，经Streck Cyto-chex BCT管保存后分析。

**CO患者循环IL-1β。** 对27例CO中毒后出现NS患者(GDS > 1)、27例康复患者(GDS = 1)和27例匹配对照的血液样本分析显示，IL-1β在去除MPs后的血浆上清中无法检测到，几乎完全由MPs携带。CO患者MPs中IL-1β浓度(对照为5.4 ± 0.3 pg/10⁶ MPs)显著高于对照组，但两CO组间无显著差异。表面表达IL-1β的MPs数量在三组间均存在显著差异：健康对照为0.8 ± 0.8/μL，康复组为35 ± 12/μL，NS组为75 ± 38/μL。此外，携带IL-1β内容