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神經(jīng)免疫相互作用:免疫細(xì)胞和腦細(xì)胞之間傳遞的信號(hào)調(diào)控了組織生理學(xué)的各方面包括對(duì)心理應(yīng)激的反應(yīng),而這些反應(yīng)可能使個(gè)體易患神經(jīng)精神疾病。然而,造血細(xì)胞與腦內(nèi)駐留細(xì)胞之間的相互作用如何影響復(fù)雜行為仍知之甚少。
基于此,2025年4月23日,布萊根婦女醫(yī)院Michael A. Wheeler研究團(tuán)隊(duì)在雜志發(fā)表了“Psychedelic control of neuroimmune interactions governing fear”揭示了致幻劑對(duì)調(diào)控恐懼的神經(jīng)免疫相互作用的控制。
作者通過(guò)結(jié)合基因組學(xué)和行為學(xué)篩選發(fā)現(xiàn),杏仁核中的星形膠質(zhì)細(xì)胞通過(guò)表皮生長(zhǎng)因子受體(EGFR)限制了應(yīng)激誘導(dǎo)的恐懼行為。從機(jī)制上看,杏仁核星形膠質(zhì)細(xì)胞中的EGFR表達(dá)抑制了一種應(yīng)激誘導(dǎo)的促炎信號(hào)傳導(dǎo)級(jí)聯(lián)反應(yīng),該級(jí)聯(lián)反應(yīng)通過(guò)杏仁核神經(jīng)元中的孤兒核受體NR2F2促進(jìn)神經(jīng)元-膠質(zhì)細(xì)胞間的交互作用以及應(yīng)激誘導(dǎo)的恐懼行為。反過(guò)來(lái),EGFR信號(hào)的減弱和恐懼行為與慢性應(yīng)激期間腦膜單核細(xì)胞的募集相關(guān)。這一系列神經(jīng)免疫相互作用可通過(guò)使用致幻化合物進(jìn)行治療性干預(yù),這些化合物逆轉(zhuǎn)了腦膜中單核細(xì)胞的積累以及恐懼行為。結(jié)合臨床樣本的驗(yàn)證,這些數(shù)據(jù)表明,致幻藥物可用于靶向與神經(jīng)精神疾病相關(guān)的神經(jīng)免疫相互作用,并可能用于其他炎癥性疾病。
圖一 杏仁核星形膠質(zhì)細(xì)胞的EGFR信號(hào)限制了應(yīng)激誘導(dǎo)的恐懼行為
作者首先通過(guò)讓小鼠經(jīng)歷慢性束縛應(yīng)激后進(jìn)行行為測(cè)試,包括情境恐懼條件反射和高架十字迷宮(EPM)任務(wù)。結(jié)果顯示,經(jīng)歷了18天束縛應(yīng)激的小鼠表現(xiàn)出比對(duì)照組更高的恐懼行為,并且在這些小鼠中,血漿中的皮質(zhì)酮水平以及細(xì)胞因子IL-1β、IL-12、TNF和趨化因子MIP2的水平也升高。這表明慢性應(yīng)激、外周炎癥反應(yīng)、恐懼行為和神經(jīng)免疫相互作用之間可能存在關(guān)聯(lián)。研究人員對(duì)Aldh1l1tdTomato/+小鼠進(jìn)行了單細(xì)胞RNA測(cè)序以分析星形膠質(zhì)細(xì)胞在慢性應(yīng)激下的轉(zhuǎn)錄變化。數(shù)據(jù)分析顯示,在受到18天束縛應(yīng)激的小鼠中,一個(gè)特定的星形膠質(zhì)細(xì)胞群(cluster 1)擴(kuò)展,并且其表皮生長(zhǎng)因子受體(EGFR)信號(hào)通路顯著下調(diào)。杏仁核區(qū)域的星形膠質(zhì)細(xì)胞中EGFR表達(dá)水平最低,表明該區(qū)域可能更容易受到由EGFR依賴機(jī)制控制的行為改變的影響。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)通過(guò)腺相關(guān)病毒介導(dǎo)的CRISPR-Cas9敲低杏仁核星形膠質(zhì)細(xì)胞中的Egfr,發(fā)現(xiàn)Egfr+星形膠質(zhì)細(xì)胞能夠減少應(yīng)激誘導(dǎo)的行為變化。此外,Egfr敲低導(dǎo)致炎癥通路激活增加,并促進(jìn)了與恐懼記憶形成相關(guān)的基因Nptx1和Fos的激活。研究還發(fā)現(xiàn),在慢性應(yīng)激條件下,受體蛋白酪氨酸磷酸酶Ptprs在星形膠質(zhì)細(xì)胞中的表達(dá)上調(diào),特別是在基底外側(cè)杏仁核(BLA)中。皮質(zhì)酮和IL-1β的共同處理增加了原代星形膠質(zhì)細(xì)胞中Ptprs的表達(dá),這表明在IL-1β和皮質(zhì)酮存在的情況下,EGFR功能喪失會(huì)導(dǎo)致星形膠質(zhì)細(xì)胞中Ptprs表達(dá)增加。研究表明在杏仁核中,星形膠質(zhì)細(xì)胞與神經(jīng)元之間的交互作用影響了應(yīng)激誘導(dǎo)的恐懼行為。
圖二 杏仁核神經(jīng)元中Nr2f2的表達(dá)促進(jìn)恐懼行為
作者分析了從星形膠質(zhì)細(xì)胞中敲低Egfr的小鼠和對(duì)照小鼠中分離的杏仁核神經(jīng)元中表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子。這些分析揭示了五個(gè)上調(diào)的轉(zhuǎn)錄因子并預(yù)測(cè)它們作為轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子發(fā)揮作用。重點(diǎn)關(guān)注在神經(jīng)元中表達(dá)最顯著的三個(gè)轉(zhuǎn)錄因子:NR2F2、ETS1和C/EBPγ。測(cè)試了星形膠質(zhì)細(xì)胞-神經(jīng)元PTPRS–SLITRK2信號(hào)是否影響RNA-seq分析預(yù)測(cè)的這些轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子的表達(dá)。為此,使用基于腺相關(guān)病毒的KD方法對(duì)原代星形膠質(zhì)細(xì)胞中的Ptprs和神經(jīng)元中的Slitrk2進(jìn)行共培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,同時(shí)敲低星形膠質(zhì)細(xì)胞中的Ptprs和神經(jīng)元中的Slitrk2(而非單獨(dú)敲低其中之一)會(huì)降低神經(jīng)元中Nr2f2的表達(dá)。這些數(shù)據(jù)表明,這種神經(jīng)元轉(zhuǎn)錄程序受到星形膠質(zhì)細(xì)胞-神經(jīng)元交互作用的調(diào)控,并可能在慢性應(yīng)激期間具有重要作用。為了測(cè)試這些轉(zhuǎn)錄程序是否控制恐懼行為,通過(guò)雙側(cè)靶向杏仁核來(lái)敲低Nr2f2、Cebpg或Ets1,并讓小鼠接受7天的束縛應(yīng)激。選擇這一時(shí)間點(diǎn)是因?yàn)樵谝恢軕?yīng)激后檢測(cè)到了這些因子的轉(zhuǎn)錄特征。與體外和基因組研究一致,敲低Nr2f2(而非Ets1或Cebpg)降低了應(yīng)激誘導(dǎo)的恐懼行為。BulkRNA-seq和ATAC-seq分析顯示,在Nr2f2敲低小鼠中與慢性應(yīng)激、恐懼行為和突觸結(jié)構(gòu)相關(guān)的通路被下調(diào)。免疫染色研究表明,Nr2f2敲低小鼠BLA中VGLUT2+HOMER1+點(diǎn)狀結(jié)構(gòu)的數(shù)量減少,并且BLA中興奮性神經(jīng)元的覆蓋范圍也減少。這些數(shù)據(jù)表明,在慢性應(yīng)激和恐懼的背景下,杏仁核的星形膠質(zhì)細(xì)胞影響神經(jīng)元中的NR2F2轉(zhuǎn)錄程序。
圖三 應(yīng)激誘導(dǎo)的神經(jīng)免疫相互作用受致幻藥物調(diào)控
研究探討了在慢性應(yīng)激條件下外周免疫細(xì)胞如何影響行為,并特別關(guān)注腦膜中的炎癥性單核細(xì)胞。作者發(fā)現(xiàn)18天的束縛應(yīng)激增加了腦膜中單核細(xì)胞的招募,而脾臟中的單核細(xì)胞數(shù)量減少。研究表明,這些變化與恐懼行為的加劇以及杏仁核星形膠質(zhì)細(xì)胞中EGFR相關(guān)轉(zhuǎn)錄反應(yīng)的減弱有關(guān)。進(jìn)一步的研究表明,致幻藥物如賽洛西濱和MDMA能夠調(diào)節(jié)這些由慢性應(yīng)激引發(fā)的神經(jīng)免疫相互作用。具體來(lái)說(shuō),給予小鼠賽洛西濱或MDMA治療可以減少腦膜單核細(xì)胞的招募、降低腦膜細(xì)胞因子的產(chǎn)生以及減輕恐懼行為。此外,這些藥物還調(diào)節(jié)了多種免疫細(xì)胞類群在腦膜中的豐度,同時(shí)減少了LPS處理的原代CD11b+脾細(xì)胞中Il1b的表達(dá),這表明賽洛西濱和MDMA可以調(diào)節(jié)某些免疫細(xì)胞的反應(yīng)。研究還揭示了賽洛西濱和MDMA可能通過(guò)非細(xì)胞自主機(jī)制影響腦膜免疫細(xì)胞的豐度,包括對(duì)血管系統(tǒng)的影響。例如,它們能夠減少由于慢性應(yīng)激導(dǎo)致的血管功能障礙,間接影響免疫細(xì)胞的數(shù)量。此外,在體外實(shí)驗(yàn)中,賽洛西濱或MDMA處理也降低了星形膠質(zhì)細(xì)胞Ptprs的表達(dá),提示致幻藥物可能通過(guò)直接和間接機(jī)制影響慢性應(yīng)激的生理反應(yīng)和神經(jīng)免疫相互作用。綜上所述,這些數(shù)據(jù)指出了致幻藥物通過(guò)多種潛在機(jī)制調(diào)節(jié)慢性應(yīng)激下的生理反應(yīng)和神經(jīng)免疫相互作用的可能性。
總結(jié)
作者揭示了一條對(duì)致幻藥物敏感的神經(jīng)免疫信號(hào)軸,該信號(hào)軸通過(guò)炎癥性單核細(xì)胞向腦膜的招募進(jìn)行調(diào)節(jié),從而影響杏仁核中星形膠質(zhì)細(xì)胞與神經(jīng)元的反應(yīng)以及恐懼行為。綜合來(lái)看,進(jìn)一步研究神經(jīng)免疫相互作用及其被致幻藥物調(diào)控的機(jī)制,可能會(huì)在神經(jīng)精神疾病和炎癥性疾病中發(fā)現(xiàn)新的治療靶點(diǎn)。
文章來(lái)源
https://doi.org/10.1038/s41586-025-08880-9
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