《Brain, Behavior, and Immunity》：Hippocampal Caspase-4 non-canonical inflammasome activation is associated with microglia-synapse crosstalk disruption and drives depression-like behaviors
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•慢性应激上调海马Caspase-4并激活非经典炎症小体信号通路。•通过AAV介导的海马Caspase-4过表达可诱导小鼠表现出抑郁样行为。•Caspase-4的激活驱动GBP1依赖性的小胶质细胞激活及NLRP3/NF-κB炎症反应。•非经典炎症小体的激活损害海马CaMKII
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慢性应激上调海马Caspase-4并激活非经典炎症小体信号通路。
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通过AAV介导的海马Caspase-4过表达可诱导小鼠表现出抑郁样行为。
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Caspase-4的激活驱动GBP1依赖性的小胶质细胞激活及NLRP3/NF-κB炎症反应。
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非经典炎症小体的激活损害海马CaMKII依赖性突触可塑性。
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靶向Caspase-4非经典炎症小体可能为抑郁症提供一种新型免疫疗法。
引言
抑郁症是全球范围内致残的主要原因之一，其病理机制高度复杂，涉及遗传、环境、神经内分泌和免疫因素之间的相互作用（Felger等，2016；Kofod等，2022）。尽管现有的抗抑郁一线药物（如选择性5-羟色胺再摄取抑制剂）能为部分患者提供症状缓解，但其起效延迟（通常需要数周）、有限的应答率（约30%–40%的患者为治疗抵抗）以及相关的不良反应，都凸显了开发靶向新机制的抗抑郁策略的紧迫性（Puigseslloses等，2026）。近年来，神经炎症假说为抑郁症的病理生理提供了新的视角：外周和中枢免疫系统的慢性低度激活，尤其是小胶质细胞介导的先天免疫应答，被认为是抑郁症样行为发生和维持的关键因素（Lu等，2026；Sveva等，2025）。
在神经炎症的分子执行层面，NOD样受体蛋白3（NLRP3）炎症小体是研究最为广泛的。作为胞质内多蛋白复合物，NLRP3炎症小体激活Caspase-1，后者随后裂解Gasdermin D（GSDMD）触发细胞焦亡，并促进白细胞介素-1β（IL-1β）和IL-18的成熟和释放（Han等，2024；Xu等，2026）。临床研究显示，重度抑郁障碍（MDD）患者外周血单个核细胞中NLRP3炎症小体活性显著升高，且与疾病严重程度呈正相关（Alcocer-Gómez等，2014；Taene等，2020）。在动物模型中，慢性应激可激活海马小胶质细胞中的NLRP3炎症小体，引发神经炎症级联反应并导致抑郁样行为，而药理干预（Sharif等，2019；Zhang等，2015）。综合这些发现，NLRP3炎症小体被确立为连接慢性应激与抑郁样行为的分子开关。
然而，经典NLRP3炎症小体主要依赖Caspase-1来执行下游信号传导。最近发现的非经典炎症小体揭示了一条由Caspase-4（小鼠中为Caspase-11）介导的替代性炎症通路。胞内脂多糖（LPS）可直接与Caspase-4的Caspase招募结构域（CARD）结合，诱导其寡聚化和自我裂解，随后激活GSDMD并促进IL-1β的释放，这一过程可独立于传统的NLRP3–ASC平台而发生（Ma等，2021；Yang等，2024；Zheng等，2024）。尽管非经典炎症小体在脓毒症、感染性疾病和代谢性炎症中的作用已被广泛证实，但其在神经精神障碍，尤其是抑郁症中的功能仍处于探索初期。值得注意的是，鸟苷酸结合蛋白1（GBP1）作为一种干扰素-γ诱导的GTPase，可通过破坏含病原体的液泡膜促进胞内LPS的释放，从而充当非经典炎症小体激活的上游"哨兵"分子（Domae等，2025；Fisch等，2020）。在慢性应激条件下，GBP1是否参与海马非经典炎症小体信号的启动仍有待探索。
从炎症到行为表型的转化被认为是涉及突触结构和功能受损的过程。海马作为情绪调节和认知整合的关键脑区，依赖其突触的结构和功能的完整性来赋予应对压力的韧性。Ca2+/钙调蛋白依赖性蛋白激酶II（CaMKII）是突触后致密区（PSD）中的关键信号分子，通过磷酸化AMPA受体和调控树突棘重塑来介导长时程增强（LTP），是突触可塑性的分子引擎（Sun等，2024）。突触后致密区蛋白95（PSD95）和突触囊泡蛋白Synapsin1分别锚定突触后受体和突触前囊泡，它们的空间共定位构成了突触形成的结构基础（Guo等，2024；Paiva等，2024）。现有证据表明，慢性应激可通过激活小胶质细胞补体信号引发神经元树突棘的异常修剪，导致突触丢失（Hermes等，2008；Hong等，2016）。然而，与非经典炎症小体相关的神经炎症是否通过下调CaMKII和突触蛋白与抑郁样行为相关联，以及连接这些过程的精确关系仍有待阐明。
基于上述背景，本研究提出以下科学假说：慢性应激参与并激活海马Caspase-4非经典炎症小体，从而启动GBP1/NLRP3/NF-κB炎症级联反应，促进IBA-1+小胶质细胞激活，随后抑制CaMKII依赖性突触可塑性，最终导致海马Caspase-4非经典炎症小体信号相关的抑郁样行为，该行为与GBP1/NLRP3/NF-κB炎症信号、IBA-1+小胶质细胞免疫反应性增强、CaMKII和突触蛋白下调以及最终抑郁样行为有关。为验证这一假说，我们首先利用CUMS模型筛选海马差异表达分子并表征应激诱导抑郁中Caspase-4的表达谱。然后，我们建立了功能获得模型，即通过AAV介导的人源Caspase-4在小鼠海马的异位过表达建立非经典炎症小体激活的因果模型，并检验Caspase-4表达的系统关联，系统解析Caspase-4对NLRP3炎症小体成分、NF-κB信号、转录信号、GBP1/IBA-1小胶质细胞标志物、激活状态以及CaMKII/突触蛋白的调控作用。我们强调，由于未进行功能缺失和挽救实验，本研究检验的是Caspase-4表达充分性及其分子关联，而非其必要性。本研究旨在探索阐明"非经典炎症小体–小胶质细胞–突触"轴在抑郁症发病中的中枢机制的潜在作用，从而为未来研究靶向Caspase-4的抗抑郁干预策略提供理论基础。
摘要片段
实验动物与饲养条件
雄性C57BL/6J小鼠（8周龄，体重20–22 g）购自中国江苏华创信泰医药科技有限公司（许可证号：SCXK（苏）2020–0009），饲养于无特定病原体（SPF）级动物设施中，温度控制在22 ± 2 °C，湿度50%–60%，12 h/12 h光暗周期，自由饮食饮水。所有动物实验方案均经机构动物护理和使用委员会批准（批准号。
CUMS诱导抑郁样行为并上调海马Caspase-4表达
为建立慢性应激相关抑郁样行为模型，小鼠接受4周慢性不可预知温和应激（CUMS）处理后进行行为学评估（图1A）。与对照组相比，CUMS暴露小鼠在悬尾实验（TST）和强迫游泳实验（FST）中表现出显著延长的不动时间（图1B–C，TST，t=4.278，P=0.0008；FST，t=3.370，P=0.0046），蔗糖偏好实验中蔗糖偏好指数显著降低。
讨论
通过整合CUMS模型与AAV介导的人源Caspase-4在小鼠海马的异位过表达，本研究探索了非经典炎症小体信号在抑郁样行为中的潜在参与。主要发现包括：(1) CUMS显著上调海马Caspase-4表达，并伴随NOD样受体信号通路的参与及NLRP3炎症小体成分的上调；(2) 海马异位表达
CRediT作者贡献声明
卢超：撰写——初稿、获取资助、数据整理、概念构思。王岩清：方法论、调查、形式分析、数据整理。戴国良：方法论、调查。菊文政：方法论、调查、形式分析。孙燕：撰写——审阅与编辑、撰写——初稿、监督指导。张海楼：撰写——审阅与编辑、撰写——初稿、监督指导、资源提供、数据整理、概念构思。吴磊：撰写——审阅与
利益冲突声明
作者声明不存在任何已知的竞争经济利益或个人关系可能影响本论文所报告的工作。
致谢
本研究得到国家自然科学基金（编号：82174107）、江苏省中医院高峰学科人才培养计划（项目编号：k2026yrc23）——中医药创新药物研发以及江苏省中医药一体化创新研究中心项目（项目编号：苏中医药科教〔2024〕7号）的资助。我们感谢Figdraw平台。
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