《Brain, Behavior, and Immunity》:A long-term mixed eosinophilic and neutrophilic chronic rhinosinusitis C57BL/6 mouse model with neuroinflammation, olfactory dysfunction and anxiety-like behaviors
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慢性鼻竇炎(CRS)異質性強、復發率高,混合粒細胞亞型治療棘手。研究人員用木瓜蛋白酶構建 C57BL/6 小鼠 CRS 模型,發現該模型有混合炎癥、神經炎癥等現象。為研究 CRS 發病機制等提供平臺。
在日常生活中,很多人都曾被鼻竇炎困擾,那種鼻塞、流涕、頭痛的感覺著實難受。而慢性鼻竇炎(Chronic Rhinosinusitis,CRS)更是一種讓人頭疼不已的疾病,它就像一個頑固的 “小怪獸”,在全球范圍內影響著 5% - 16% 的人口,在中國也有 8% 的人深受其害。CRS 可不是一個簡單的炎癥,它具有高度的異質性,就像一個復雜的拼圖,由免疫失調、各種細胞浸潤和不同的分子特征等眾多因素共同拼湊而成。
目前,根據潛在的炎癥反應,CRS 被分為 1 型、2 型和 3 型這三種主要的內型。從細胞層面看,CRS 的特點是鼻息肉或黏膜中出現不同程度的嗜酸性粒細胞或嗜中性粒細胞浸潤。在西方國家,大多數 CRS 病例表現為嗜酸性粒細胞浸潤;而在亞洲國家,有更大比例的 CRS 病例屬于非 2 型炎癥,表現為嗜中性粒細胞浸潤。更麻煩的是,研究發現,在中國和西方人群中都存在混合嗜酸性 - 嗜中性粒細胞性 CRS 炎癥,這類患者的臨床結局往往比較嚴重。
現有的 CRS 小鼠模型存在諸多不足。比如,由卵清蛋白(OVA)聯合金黃色葡萄球菌腸毒素 B(SEB)或米曲霉蛋白酶(AP)誘導的模型,雖然對研究嗜酸性息肉有幫助,但卻無法很好地模擬人類 CRS 患者身上出現的復雜癥狀和合并癥,像嗅覺障礙、精神障礙和認知障礙等。還有用屋塵螨(HDM)和 SEB 建立的模型,在誘導嗜酸性 CRS 方面效果也不理想。那些只關注嗜中性粒細胞炎癥的模型,不僅建模周期長達 3.5 個月,而且適用性有限。雖然之前有人用木瓜蛋白酶建立了嗜酸性炎癥的 CRS 模型,取得了不錯的效果,但這個短期模型能否代表長期的炎癥過程,以及它是否具有嗜中性粒細胞浸潤、神經炎癥、嗅覺和大腦相關功能障礙等特征,都是未知數。
為了解開這些謎團,山東大學齊魯醫學院的研究人員挺身而出,開展了一項意義重大的研究。他們的研究成果發表在了《Brain, Behavior, and Immunity》雜志上。研究人員選用 6 周大的雄性 C57BL/6 小鼠,在小鼠鼻腔內給予木瓜蛋白酶,持續 11 天來誘導 CRS。之后,在治療后的 30 天、60 天和 90 天,分別對小鼠進行細胞因子分析、鼻腔組織病理學檢查、嗅球分析,還評估了小鼠的嗅覺功能、認知能力、焦慮樣和抑郁樣行為。
研究人員用到的主要關鍵技術方法包括:對給予木瓜蛋白酶后的小鼠,在不同時間點收集鼻腔灌洗液(NALF)、鼻腔組織和大腦進行分析;通過對 NALF 細胞染色,來觀察細胞數量的變化;進行鼻腔組織病理學分析,查看細胞和組織的變化情況。
下面來看看具體的研究結果:
- 炎癥細胞因子與嗅覺功能:鼻腔給予木瓜蛋白酶后,研究人員發現,在 NALF 中混合炎癥細胞因子水平顯著升高,這為研究 CRS 的發病機制提供了重要線索。同時,11 天的木瓜蛋白酶處理后,在 NALF 細胞染色中,嗜酸性粒細胞、嗜中性粒細胞和總細胞計數顯著增加,并且這種增加一直持續到 30 天、60 天和 90 天。這表明,該模型成功誘導出了混合炎癥。此外,研究還發現,小鼠出現了嗅覺功能障礙,說明這種炎癥對小鼠的嗅覺產生了不良影響。
- 鼻腔組織病理變化:在鼻腔組織病理學方面,研究人員觀察到慢性病理變化,包括肥大細胞、杯狀細胞、基底細胞增多,黏液過度產生以及上皮損傷。這些變化一直持續到 90 天,不過在 60 天的時候有部分改善。這進一步證實了該模型能夠模擬 CRS 的慢性病理過程。
- 大腦相關變化:對小鼠大腦的分析顯示,出現了持續的神經炎癥,這表明 CRS 引發的炎癥不僅僅局限于鼻腔,還影響到了大腦。同時,小鼠出現了焦慮樣行為,但沒有認知障礙或抑郁樣行為。這說明 CRS 與大腦的神經功能和情緒行為之間存在著復雜的聯系。
最后總結一下研究結論和討論部分。研究成功建立了一個長期的混合嗜酸性和嗜中性粒細胞性 CRS 小鼠模型,這個模型具有 IgE、IL - 4、IL - 5、IL - 13、IL - 33、TSLP 和 TNF - α 等炎癥因子升高,以及嗜酸性粒細胞和嗜中性粒細胞浸潤等特征。該模型不僅展示了鼻腔的慢性病理變化,還呈現出神經炎癥、嗅覺功能障礙和焦慮樣行為等現象。這一研究成果意義非凡,它從表型上詳細描繪了這種 CRS 小鼠模型,突出了混合炎癥在 CRS 中的重要作用,為進一步探索 CRS 的發病機制以及心 - 腦 - 體之間的相互作用提供了一個高效的平臺,有助于科研人員更深入地了解 CRS,為開發新的治療方法提供了有力的支持。