《Biochemical and Biophysical Research Communications》：Transcriptional Changes in Microglial
Kcnk2 During Fear Memory Reconsolidation and TREK-1–Associated Regulation of TNF-α
in vitro
编辑推荐：
•海马小胶质细胞Kcnk2转录在恐惧记忆再巩固期间与Tnf表达呈正相关•恐惧记忆再巩固与小胶质细胞K+水平降低相关•TREK-1在小胶质细胞体外实验中与TNF-α的产生相关•这种与钾通道相关的TNF-α调控在大单细胞中缺失引言由情境条件化诱导的恐惧记忆形成是一种基本的联想学习
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海马小胶质细胞Kcnk2转录在恐惧记忆再巩固期间与Tnf表达呈正相关
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恐惧记忆再巩固与小胶质细胞K+水平降低相关
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TREK-1在小胶质细胞体外实验中与TNF-α的产生相关
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这种与钾通道相关的TNF-α调控在大单细胞中缺失
引言
由情境条件化诱导的恐惧记忆形成是一种基本的联想学习形式，并由边缘系统中协调的神经与免疫相互作用关键调控，尤其是海马（Yu等，2017；Takahashi等，2021）。越来越多的证据表明，神经炎症过程，特别是由小胶质细胞介导的过程，调控恐惧相关记忆的形成、巩固和表达（Yu等，2022；Zhu等，2023）。小胶质细胞作为中枢神经系统（CNS）的常驻免疫细胞，在生理条件下维持组织稳态，同时动态响应神经活动，并在病理刺激或应激下过渡为激活状态（Borst等，2021）。激活的小胶质细胞通过产生炎症介质影响突触重塑和记忆相关的可塑性，其中肿瘤坏死因子-α（TNF-α）尤为突出（Stellwagen和Malenka，2006；Parkhurst等，2013）。
TNF-α不仅作为炎症细胞因子，还作为健康大脑和患病大脑中的神经调质（Kronfol和Remick，2000）。重度抑郁症患者（Jadhav等，2025）、产后抑郁症（Ono等，2023）、认知功能障碍（Serna等，2025）和创伤性脑损伤（Mavroudis等，2024）患者循环中TNF-α浓度改变的报道已有记载。在小鼠模型中，小胶质细胞的TNF-α与恐惧记忆调控存在因果关系。我们此前已证明小胶质细胞来源的TNF-α维持海马中的恐惧记忆巩固（Yu等，2017）。相反，海马中TNF-α灌注扰乱了记忆表达而不影响初始学习，表明其在恐惧回路中具有阶段特异性作用（Takahashi等，2021）。此外，TNF-α信号传导与突触递质相关基因表达的协调变化相关（Yu等，2022），提示小胶质细胞TNF-α将神经炎症与活动依赖性突触可塑性联系起来（Benarroch，2024）。这些发现强调TNF-α的严格调控对于平衡的恐惧记忆处理至关重要。
免疫细胞的细胞因子产生关键受离子稳态调控，尤其是钾（K+）信号。K+通道调控膜电位、钙内流以及炎症激活所需的下游转录程序（Zyrianova等，2023）。已表征出四大主要K+通道家族：电压门控通道（如Kv1.3（Chandy等，2004））；钙激活通道（如KCa3.1（Wulff和Castle，2010））；内向整流通道（如Kir2.1（Hager等，2021）），包含7个子家族和更多成员；以及双孔通道（如K2P2.1（Bittner等，2013））。这些通道已成为精神障碍的治疗靶点（Alam等，2023），包括重度抑郁症（Zhang等，2024）和双相情感障碍（Judy和Zandi，2013），并可能参与啮齿动物中创伤后应激障碍样行为（Rajkumar，2024）。此外，尿液K+水平与TNF-α及其他促炎细胞因子呈负相关（Crouch等，2021），携带TNF-α rs1800629 GG基因型的女性摄入更高的膳食K+与胃癌风险降低相关（Tran等，2023）。
小胶质细胞表达多种调控其功能表型的K+通道（Eder，1998）。Kv1.3（Rangaraju等，2017）、Kir2.1（Konnova等，2024）和KCa3.1（Nguyen等，2017；He等，2021）参与炎症激活。Kv1.3是小胶质细胞激活所必需的，促进TNF-α、IL-1β、IL-6和iNOS的表达（Di Lucente等，2018）。Kv1.3、KCa3.1和Kir2.1的差异表达区分类经典（LPS/IFN-γ诱导）和替代（IL-4诱导）激活的小胶质细胞（Nguyen等，2017）。此外，K2P2.1（TREK-1）的遗传缺陷加剧了血脑屏障破坏，并增加了脑出血后小胶质细胞的TNF-α和IL-1β表达（Fang等，2019）。然而，基础条件下小胶质细胞K+通道基因表达谱尚未系统表征，其对恐惧记忆相关转录重塑的贡献仍不清楚。
在本研究中，我们利用足电击数据集的计算机转录组学分析，检查了恐惧记忆再巩固期间前额皮质和海马小胶质细胞的TNF-α及K+通道相关基因表达。我们进一步评估了小胶质细胞的K+水平，并进行了体外实验以检查细胞外K+可用性、TREK-1调节与小胶质细胞TNF-α产生之间的关联。这些分析共同为恐惧记忆处理期间小胶质细胞K+稳态、TREK-1与TNF-α调控之间的潜在关联提供了洞察。
章节摘要
材料与方法
所有实验程序均经东北大学环境与安全检查委员会机构动物护理和使用委员会（IACUC）审查并批准（批准编号：2023MdA-009-02）。八周龄雄性C57BL/6J小鼠购自日本SLC公司，并在实验前适应实验室环境一周。动物到达后，按以下标准化条件三只一组饲养。
小胶质细胞K+通道相关基因表达与转录因子基序
我们总结了在情境恐惧条件化期间改变且在消退后恢复的小胶质细胞K+通道相关基因，以及Tnf（在我们之前的研究中于巩固期间上调、消退后下调，Yu等，2017）。16个基因上调（表S1左），4个基因下调（表S1右）。这20个K+通道相关基因可大致归类为四大主要K+通道家族。Kv通道相关
讨论
本研究表明，恐惧记忆再巩固期间前额皮质和海马中小胶质细胞Kcnk2和Tnf转录本协调改变，并伴随K+水平变化。体外实验进一步显示TREK-1调控小胶质细胞TNF-α产生。这些发现共同表明，与TREK-1相关的K+稳态调控可能参与恐惧记忆再巩固期间小胶质细胞TNF-α产生的调控。
结论
总之，本研究揭示了恐惧记忆再巩固期间TREK-1调节与TNF-α产生之间的小胶质细胞特异性关联。这些发现表明，与TREK-1相关的K+稳态调控可能参与记忆相关过程中的神经免疫调控，但其潜在的分子机制仍有待阐明。
CRediT作者贡献声明
广弘小松：撰写——审阅与编辑，正式分析。安武国井：撰写——审阅与编辑，正式分析。美月日野：撰写——审阅与编辑，调查研究。舞酒井：撰写——审阅与编辑，调查研究。贵昭阿部：撰写——审阅与编辑，正式分析。润恩程：撰写——初稿，可视化，调查研究，正式分析，数据整理。雄二大田：撰写——审阅与编辑，资源。百子前川：撰写——审阅与编辑，资源。
伦理声明
本研究按照ARRIVE（动物研究：体内实验报告）指南进行。本研究经东北大学环境与安全检查委员会机构动物护理和使用委员会（IACUC）批准。（批准编号：2023MdA-009-02）
利益冲突声明
作者声明，本研究是在不存在任何可被解释为潜在利益冲突的商业或财务关系的情况下进行的。
润恩程|舞酒井|沙代加野|真名根本|千秋小野|佳枝吉木|美月日野|安武国井|广弘小松|沙耶菊地|百子前川|雄二大田|贵昭阿部|博章保田|志强于
