15q13.3 微缺失小鼠模型:外周免疫挑戰后海馬免疫調節因子的增強上調及其對癲癇易感性的影響

《Cytokine》:Augmented hippocampal up-regulation of immune modulators following a peripheral immune challenge in a hemizygous mouse model of the 15q13.3 microdeletion

【字體: 時間:2025年05月07日 來源:Cytokine 3.7

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  為探究 15q13.3 微缺失(MD)與神經免疫反應關系,研究人員以 Df (h15q13)/+ 小鼠為模型,用脂多糖(LPS)或聚肌胞苷酸(Poly (I:C))進行外周免疫挑戰。結果發現多種免疫調節因子表達變化,這表明 MD 小鼠神經炎癥反應增強,對理解相關神經疾病發病機制有重要意義。

  
在神經科學與醫學領域,癲癇等神經發育障礙性疾病一直是困擾科學界的難題。其中,15q13.3 微缺失(MD)作為已知最強的全身性癲癇遺傳風險因素,備受關注。這個位于人類 15 號染色體長臂 13.3 位置的 1.5Mb 微缺失,涵蓋了六個基因,尤其是 CHRNA7 基因,它編碼的 α7煙堿型乙酰膽堿受體(α7nAChR)不僅在神經元興奮性和突觸傳遞中扮演重要角色,還參與免疫系統調節。然而,目前對于 15q13.3 MD 如何影響神經免疫反應,以及在癲癇等疾病發生發展中的具體機制,仍存在諸多未知。為了深入了解這些問題,來自國外(文中未明確具體機構名稱,僅知實驗在德克薩斯 A&M 大學進行相關動物實驗)的研究人員開展了一項極具意義的研究。該研究成果發表在《Cytokine》雜志上,為揭示 15q13.3 MD 相關神經疾病的發病機制帶來了新的曙光。

研究人員采用了一種模擬人類 15q13.3 MD 的半合子小鼠模型(Df (h15q13)/+),該模型能夠重現人類 15q13.3 缺失綜合征(DS)的一些行為和生理缺陷,具有較高的臨床相關性。研究的主要技術方法包括:首先,對實驗小鼠進行分組,設立野生型(WT)和半合子缺失(Het)小鼠實驗組;然后,通過腹腔注射脂多糖(LPS,0.1mg/kg)或聚肌胞苷酸(Poly (I:C),5mg/kg)對小鼠進行外周免疫挑戰;在注射 3 小時后,收集小鼠海馬組織,提取 mRNA 并制備 cDNA,最后利用定量聚合酶鏈反應(qPCR)技術檢測相關基因的表達水平 。

LPS 和 Poly (I:C) 誘導 CXCL2 和 CXCL10 的表達


CXCL2(又稱巨噬細胞炎性蛋白 2-α、生長調節蛋白 β 和生長調節致癌基因 - 2)屬于 C-X-C 趨化因子家族,其 mRNA 表達主要受 NF-κB 調控。研究發現,在海馬中,WT 和 Het 小鼠的 CXCL2 基礎表達水平相似。但在 LPS 和 Poly (I:C) 刺激后,CXCL2 表達顯著上調,最高可達 200 倍。并且,LPS 刺激下,CXCL2 的表達存在基因型 × 處理的相互作用。這表明不同基因型小鼠對 LPS 刺激下 CXCL2 表達的調控存在差異。

CXCL10 同樣在 LPS 和 Poly (I:C) 刺激后顯著上調,最高可達 600 倍。值得注意的是,低劑量的 Poly (I:C) 就能使 CXCL10 大幅上調。由于 CXCL10 可通過激活神經元 CXCR3 導致神經元興奮性增加,這意味著即使是無癥狀的病毒感染(模擬 Poly (I:C) 的刺激)也可能增加癲癇易感性。

其他免疫相關靶點的變化


LPS 和 Poly (I:C) 刺激后,Toll 樣受體(TLR)2、TLR4、高遷移率族蛋白 B1(HMGB1)和補體 C3 的表達增加,且二者誘導的增加幅度在統計學上相似。不過,Poly (I:C) 對間隙連接蛋白連接蛋白 43(GJA1)、TLR3、補體 C1qA 和巨噬細胞受體含膠原結構域(MARCO)的表達影響更強。其中,TLR3 是唯一一個在 Poly (I:C) 刺激后表達顯著下調的靶點。此外,TLR3、TLR4、HMGB1 和 C1qA 的表達存在基因型 × 處理的相互作用。這一系列結果表明,不同的免疫刺激物對多種免疫相關靶點的表達影響不同,且基因型在其中起到了調節作用。

研究表明,攜帶與人類 15q13.3 MD 同源缺失的小鼠,在經歷外周免疫挑戰時,神經免疫反應增強,多種參與神經元興奮性調節的炎癥介質表達上調。這一發現對于理解 15q13.3 MD 相關神經疾病,尤其是癲癇的發病機制具有重要意義。它提示我們,即使是輕微的外周免疫刺激,也可能通過增強神經炎癥反應,增加神經元興奮性,進而誘發癲癇發作,特別是對于攜帶 15q13.3 MD 的高癲癇易感性個體。同時,研究中發現的多種基因靶點的變化以及基因型與處理的相互作用,為后續開發針對 15q13.3 MD 相關疾病的精準治療策略提供了潛在的靶點和理論依據。不過,目前研究仍存在一定局限性,未來還需要進一步深入探究這些免疫調節因子之間的復雜相互作用,以及如何針對這些機制進行有效的干預,從而為相關神經疾病的治療帶來新的突破。

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