: 大麻二酚改善血脑屏障功能障碍并抑制记忆性星形胶质细胞活化缓解小鼠抑郁样行为

《CNS Neuroscience & Therapeutics》：Cannabidiol Ameliorates Blood–Brain Barrier Dysfunction and Inhibits Memory Astrocytes Activation in Mice With Sickness-Like Behaviors

　　

背景：血脑屏障（Blood–Brain Barrier, BBB）功能障碍在抑郁症的病理生理机制中日益受到关注；然而，针对这一病理改变的有效治疗策略仍然有限。本研究旨在探讨大麻二酚（Cannabidiol, CBD）对改善抑郁样行为及BBB损伤的作用及其潜在机制。方法：通过探索性测试和绝望样测试评估小鼠的抑郁样行为。通过检测内皮细胞紧密连接蛋白表达及血管周围膜水通道蛋白4（Aquaporin-4, AQP4）的减少来评价BBB完整性。同时检测星形胶质细胞活化及神经炎症水平，并考察单次给予CBD的治疗效果。结果：抑郁样表型小鼠表现出探索行为减少和绝望样行为增加。在BBB中，内皮细胞紧密连接蛋白表达下调；星形胶质细胞中AQP4表达降低，异常活化增强，神经炎症水平升高。单次给予CBD可缓解上述所有病理改变。进一步研究表明，CBD通过抑制记忆性星形胶质细胞（Memory Astrocytes）相关的继发性神经炎症，从而缓解抑郁样表型小鼠的抑郁样行为。结论：实验结果表明，CBD治疗可改善抑郁症中的BBB功能障碍，并进一步提示靶向抑制记忆性星形胶质细胞介导的神经炎症可能促进抑郁症的治疗。

**论文解读**

**一、研究背景与问题提出**

抑郁症是一种以快感缺失、动机减退和应激相关行为异常为核心特征的高发精神疾病，临床上常表现为探索行为减少、回避行为增强及绝望样行为增加。现有治疗手段主要依赖传统药物和物理疗法，存在起效缓慢、短期记忆损伤等副作用，临床需求远未满足。神经炎症假说认为，外周炎症反应异常激活可通过体液和神经通路影响中枢神经系统功能，损害BBB稳态，加剧中枢神经炎症，进而促成抑郁相关行为和认知功能障碍。然而，靶向抑郁症BBB损伤的高效安全药物及其作用机制仍有待探索。大麻二酚（Cannabidiol, CBD）作为一种从大麻中提取的天然成分，具有抗炎、抗氧化、神经保护等多种生物学功能，已有研究提示其在缓解抑郁和调节BBB功能方面具有潜力，但其对抑郁症及BBB损伤的保护机制尚需深入研究。尤其是，一种由ACLY（ATP柠檬酸裂解酶）和p300（组蛋白乙酰转移酶p300）依赖性组蛋白乙酰化驱动的表观遗传调控星形胶质细胞亚群——记忆性星形胶质细胞（Memory Astrocytes），在初次炎症刺激后再次受到刺激时可表现出更快更强的促炎反应，可能在抑郁症的神经炎症和BBB功能障碍中发挥重要作用，但直接的系统性证据仍然缺乏，CBD是否能通过靶向记忆性星形胶质细胞改善BBB功能并促进抑郁恢复亦不明确。基于此，研究人员开展了此项研究。

**二、研究概述与意义**

本研究以7周龄雄性C57BL/6J小鼠为对象，通过连续7天腹腔注射脂多糖（Lipopolysaccharide, LPS, 1 mg/kg）建立慢性炎症相关抑郁模型，并在建模后第8天单次腹腔注射CBD（30 mg/kg）进行干预。研究人员综合运用行为学测试（旷场实验OFT、高架十字迷宫EPM、悬尾实验TST、强迫游泳实验FST）、免疫荧光染色、蛋白质印迹（Western Blot）、定量逆转录聚合酶链反应（qRT-PCR）、酶联免疫吸附测定（ELISA）、体外BBB共培养模型、诱导性多能干细胞（iPSCs）定向分化为脑微血管内皮细胞（hiCMEC）、跨内皮电阻（TEER）检测、RNA转录组测序（RNA-Seq）以及FITC-葡聚糖渗透性评估等技术方法，系统考察了CBD对抑郁样行为及BBB功能的改善作用及其潜在机制。研究结果表明，CBD单次给药可有效缓解LPS诱导的小鼠焦虑样和抑郁样行为，恢复BBB内皮细胞紧密连接蛋白（ZO-1和occludin）的表达水平，抑制BBB星形胶质细胞的异常活化和炎症反应，改善体外共培养BBB模型的完整性。尤为关键的是，CBD通过抑制ACLY⁺p300⁺记忆性星形胶质细胞的活化及其加剧的促炎反应，减轻继发性神经炎症，从而缓解抑郁样行为。该研究首次揭示了记忆性星形胶质细胞在连接神经炎症、BBB功能障碍与抑郁症之间的新角色，并证明了CBD通过调控该星形胶质细胞亚群发挥保护作用，为抑郁症治疗提供了新的潜在靶点和理论基础。

**三、主要技术方法概述**

研究采用LPS（1 mg/kg，腹腔注射，连续7天）诱导雄性C57BL/6J小鼠建立慢性炎症相关抑郁模型；CBD以30 mg/kg单次腹腔注射给药。行为学评估采用OFT、EPM、TST和FST。BBB完整性通过FITC-葡聚糖（4 kDa）外渗实验、紧密连接蛋白（ZO-1、occludin）的Western Blot、qRT-PCR及免疫荧光染色检测，以及AQP4免疫荧光染色评估。体外构建了hCMEC/D3细胞与U87MG细胞的直接接触、间接接触和非接触共培养BBB模型，并将iPSCs定向分化为hiCMEC以优化模型屏障特性，通过TEER测定和药物膜通透性（阿替洛尔、美托洛尔、地高辛）双向转运实验评估屏障功能。采用RNA转录组测序分析原代小鼠脑星形胶质细胞在两次TNF-α/IL-1β刺激（间隔1周）下的基因表达差异。记忆性星形胶质细胞通过ACLY和p300免疫荧光共标鉴定，并在海马（Hip）和前额叶皮层（PFC）脑区进行定量分析。

**四、主要研究结果**

**4.1 CBD缓解小鼠焦虑样和抑郁样行为：** 通过OFT和EPM评估发现，LPS组小鼠中心区域距离和时间及开臂距离和时间均减少；TST和FST结果显示LPS组不动时间延长、潜伏期缩短。单次CBD给药后，上述行为学指标均显著改善，证实CBD具有抗焦虑和抗抑郁效应。同时，LPS+CBD组与LPS+Veh组间总运动距离无显著差异，且体重在建模早期短暂下降后逐渐恢复，排除了运动功能障碍对行为结果的干扰。

**4.2 CBD恢复LPS诱导模型中BBB内皮细胞紧密连接蛋白的表达：** FITC-葡聚糖示踪实验显示LPS组小鼠脑内荧光素渗漏显著增加，CBD处理可明显减轻渗漏。海马组织的Western Blot、qRT-PCR和免疫荧光染色分析一致表明，LPS导致ZO-1和occludin表达下调，CBD处理可恢复其表达水平。体外hCMEC/D3细胞实验进一步验证了CBD对紧密连接蛋白的保护作用。TEER测定亦显示CBD能逆转LPS引起的hCMEC/D3单层通透性增加，表明CBD促进BBB完整性的恢复。

**4.3 CBD抑制LPS诱导模型中BBB星形胶质细胞的异常活化和炎症反应：** 免疫荧光定量分析显示，LPS组小鼠海马区AQP4表达较对照组显著降低，CBD处理后得以恢复。LPS组海马（Hip）、内侧缰核（MHb）和透明隔（ZI）等脑区GFAP⁺细胞数量增加，qRT-PCR检测证实海马中GFAP及其活化相关促炎细胞因子（TNF-α、IL-1β、IL-6、CCL2和NOS2）的mRNA表达水平升高，CBD处理可抑制上述星形胶质细胞异常活化和炎症反应。血清ELISA检测亦显示LPS组TNF-α、IL-1β和IL-6水平较对照组升高约两倍，证实该模型为低度非致死性炎症状态而非全身性脓毒症。

**4.4 CBD改善LPS损伤下共培养BBB模型的完整性：** 在体外BBB共培养模型中，间接接触共培养方式在第3天TEER值达峰且高于其他培养方式。研究人员将iPSCs成功定向分化为hiCMEC（经NANOG、POUSF1、SOX2、SHH、FGF8、CD31、ZO-1和Claudin-5等标志物验证），hiCMEC与U87MG共培养模型TEER值优于hCMEC/D3与U87MG模型。LPS处理后共培养模型TEER显著下降，CBD（10 μmol/L）可显著缓解该下降；药物膜通透性实验亦显示CBD组阿替洛尔、美托洛尔和地高辛的双向转运信号较LPS组降低，证实CBD可降低LPS诱导的BBB细胞旁通透性增加。

**4.5 CBD抑制ACLY⁺p300⁺表观遗传记忆性星形胶质细胞活化并缓解小鼠抑郁样行为：** 对原代小鼠脑星形胶质细胞进行两次TNF-α/IL-1β刺激（间隔1周）后行RNA转录组测序，发现2×TNF-α/IL-1β组中ACLY、p300、IL-6、NOS2和CCL2表达较对照组升高，而CBD处理可降低ACLY、NOS2、IL-6和GFAP的表达。与单次刺激相比，ACLY⁺p300⁺星形胶质细胞在再次刺激后促炎基因（IL-6、CCL2、NOS2）表达显著上调，且其条件培养基导致HT22神经元细胞活力下降。CBD不仅抑制ACLY⁺p300⁺星形胶质细胞的形成，还减弱再刺激所加剧的炎症反应（TNF-α、IL-1β和IL-6水平降低）。在体实验中，抑郁样行为小鼠海马和前额叶皮层中ACLY⁺p300⁺星形胶质细胞数量显著增加；p300激动剂CTB可促进记忆性星形胶质细胞生成，而CBD则对其产生抑制作用并显著缓解小鼠抑郁样行为。

**五、讨论总结与研究结论**

本研究证实单次给予CBD可发挥BBB保护作用并缓解抑郁样行为，其机制与调控记忆性星形胶质细胞及其介导的神经炎症密切相关。CBD通过恢复内皮细胞紧密连接蛋白表达、抑制星形胶质细胞异常活化和促炎因子释放，稳定BBB结构完整性。关键的创新性发现在于：CBD可显著抑制脑内ACLY⁺p300⁺记忆性星形胶质细胞的积累及其加剧的炎症反应。记忆性星形胶质细胞经初次炎症刺激后通过ACLY-p300表观遗传轴形成致敏状态——ACLY来源的乙酰辅酶A促进p300介导的组蛋白乙酰化，维持促炎基因位点染色质可及性，再次刺激时通过NF-κB信号通路迅速上调IL-6、CCL2和NOS2等细胞因子表达，形成持久性促炎表型，加剧中枢神经系统慢性炎症并驱动BBB破坏。CBD可能通过下调ACLY和p300表达，抑制该表观遗传放大模块，从而减轻继发性神经炎症损伤、维护BBB完整性并缓解抑郁样行为。同时，CBD对BBB的保护作用可被5-HT_1A受体拮抗剂WAY100135和PPARγ（过氧化物酶体增殖物激活受体γ）拮抗剂GW9662所减弱，提示CBD通过5-HT_1A和PPARγ受体介导的通路稳定BBB结构。研究人员也指出，目前证据主要建立在表达水平的关联层面，未来需借助功能性遗传学手段明确该通路中的因果关系，并利用条件性基因敲除或共培养模型进一步解析CBD是直接作用于记忆性星形胶质细胞表面受体，还是通过稳定其他BBB组分间接调控其功能。此外，本研究以GFAP作为单一星形胶质细胞标志物，未来需采用单细胞RNA测序技术验证记忆性星形胶质细胞亚群的异质性并探索更多亚群特异性标志物。

研究结论：实验结果表明，CBD治疗可改善抑郁症中的BBB功能障碍，并进一步提示靶向抑制记忆性星形胶质细胞介导的神经炎症可能促进抑郁症的治疗。鉴于临床对具有神经保护特性的新型抗抑郁药物的迫切需求，CBD作为通过调控病理性星形胶质细胞亚群减轻BBB损伤和抑郁症状的候选药物，值得进一步深入研究。