肝性腦病誘導小鼠焦慮抑郁樣行為、細胞因子功能障礙、BDNF 下調及神經病理改變

《Behavioural Brain Research》:Hepatic encephalopathy induces anxiety and depression-like behaviors, cytokine dysfunction, BDNF down-regulation and neuropathological changes in mice

【字體: 時間:2025年05月16日 來源:Behavioural Brain Research 2.6

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  肝性腦。℉E)患者常伴睡眠障礙、焦慮抑郁等神經精神癥狀,機制尚不明確。本研究以硫代乙酰胺(TAA)誘導小鼠急性 HE 模型,發現 HE 可致小鼠焦慮抑郁樣行為,伴隨前額葉皮層 IL-1β 升高、BDNF 下調,海馬 IFN-γ 和 IL-6 降低及腦區神經病理改變,為 HE 神經精神機制提供新視角。

  
肝性腦。℉epatic Encephalopathy, HE)作為急慢性肝功能衰竭的嚴重神經并發癥,患者常出現從認知障礙、睡眠紊亂到焦慮抑郁等一系列神經精神癥狀。然而,這些精神異常背后的神經機制卻如同被迷霧籠罩 —— 究竟是哪些腦區的分子網絡失衡?炎癥與神經營養因子在其中扮演何種角色?神經膠質細胞的活化又如何與行為異常交織?這些未解之謎不僅制約著臨床精準治療的發展,更成為肝病領域亟待突破的科學瓶頸。

為驅散這層迷霧,巴西米納斯吉拉斯聯邦大學(Universidade Federal de Minas Gerais, UFMG)的研究團隊聚焦于急性 HE 模型,展開了一場橫跨行為學、分子生物學與神經病理學的多維探索。他們的研究成果發表在《Behavioural Brain Research》,首次系統揭示了急性 HE 小鼠的神經精神表型與腦內分子病理的動態關聯,為理解 HE 的神經精神并發癥打開了新窗口。

研究采用單次腹腔注射 600 mg/kg 硫代乙酰胺(TAA)構建小鼠急性 HE 模型,綜合運用多種關鍵技術:通過曠場實驗(Open Field Test, OF)、高架十字迷宮實驗(Elevated Plus Maze, EPM)和強迫游泳實驗(Forced Swimming Test, FST)量化焦慮抑郁樣行為;利用流式微球陣列技術(CBA)和酶聯免疫吸附測定(ELISA)檢測前額葉皮層、紋狀體和海馬中的細胞因子 [腫瘤壞死因子(TNF)、干擾素 -γ(IFN-γ)、白細胞介素 6(IL-6)等]、趨化因子 [CC 趨化因子配體 2(CCL2)等] 及神經營養因子 [腦源性神經營養因子(BDNF)等] 水平;通過血清肝酶檢測和肝組織病理分析評估肝功能損傷;借助免疫組織化學技術觀察膠質纖維酸性蛋白(GFAP,星形膠質細胞標記物)和離子鈣結合蛋白 1(Iba-1,小膠質細胞標記物)在腦區的表達變化,勾勒出神經膠質細胞的活化軌跡。

肝性腦病誘發焦慮抑郁樣行為


行為學實驗揭示了 HE 小鼠的情緒異常軌跡:TAA 注射 1 天后,小鼠在曠場實驗中運動總距離顯著減少,呈現活動抑制;而在造模 7 天后,盡管總運動距離與對照組相近,但高架十字迷宮實驗顯示其進入開放臂的時間和次數明顯減少,暴露了焦慮樣行為傾向。強迫游泳實驗中,HE 小鼠的不動時間顯著延長,印證了抑郁樣行為的存在。這些行為學改變表明,急性 HE 可誘導小鼠產生持續的情緒調節障礙,宛如大腦情緒中樞的 “失靈”。

腦內細胞因子網絡與神經營養因子失衡


分子水平的分析揭開了腦內微環境紊亂的面紗:在前額葉皮層,HE 小鼠的白細胞介素 - 1β(IL-1β)濃度顯著升高,而腦源性神經營養因子(BDNF)水平則明顯下調。在海馬區,干擾素 -γ(IFN-γ)和白細胞介素 - 6(IL-6)的含量呈現下降趨勢,暗示不同腦區的炎癥 - 神經營養軸存在特異性失調。這種細胞因子 “促炎 - 抗炎” 平衡的打破與神經營養支持的衰退,可能共同侵蝕著神經元的功能穩態,成為行為異常的分子基礎。

神經病理改變:膠質細胞的 “雙重奏”


免疫組織化學結果勾勒出神經膠質細胞的活化圖景:在大腦皮層和海馬區,星形膠質細胞標記物 GFAP 和小膠質細胞標記物 Iba-1 的表達顯著增強,標志著星形膠質細胞增生(astrogliosis)和小膠質細胞活化(reactive microglia)。這些膠質細胞的 “應激反應” 如同雙刃劍 —— 短期內可能是對神經損傷的保護性響應,但過度活化卻可能加劇神經炎癥,形成惡性循環,最終導致神經環路功能紊亂。

研究結論與科學啟示


這項研究首次在 TAA 誘導的小鼠 HE 模型中,將焦慮抑郁樣行為與腦內細胞因子功能障礙、BDNF 下調及神經病理改變串聯成完整的病理鏈條。研究發現,急性 HE 不僅是肝臟功能的危機,更是一場波及腦內多區域的 “炎癥 - 神經營養 - 膠質細胞” 三重失調的災難。前額葉皮層的 IL-1β 升高與 BDNF 減少可能是情緒調控異常的核心節點,而海馬區的細胞因子變化則可能參與記憶與情感處理的紊亂。

這些發現為 HE 的神經精神并發癥機制提供了關鍵證據,也為臨床干預開辟了新方向:靶向調節 IL-1β/BDNF 通路、干預膠質細胞活化狀態,或許能成為改善 HE 患者神經精神癥狀的潛在策略。正如研究團隊所揭示的,肝臟與大腦之間的 “對話” 遠比想象中復雜,而解開這一對話的密碼,或許正是突破 HE 治療困境的關鍵鑰匙。未來研究若能進一步拓展至慢性 HE 模型及人類樣本驗證,將為這一領域的轉化醫學研究注入更強動力。

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