咖啡因處理過的免疫細胞對抑郁癥的影響詳解
1.簡介
抑郁癥是世界范圍內(nèi)的一種常見疾病，大約有2.8億人患有抑郁癥。壓力，尤其是慢性壓力，被發(fā)現(xiàn)與抑郁癥的發(fā)展密切相關(guān)。在由慢性心理壓力引起的抑郁癥中，認知能力下降是由大腦中的神經(jīng)炎癥和神經(jīng)退行性變化引起的。后者主要在海馬體中觀察到。海馬體是大腦中與抑郁癥相關(guān)的一個關(guān)鍵解剖區(qū)域。海馬神經(jīng)元的缺失可能是抑郁癥的原因之一；它影響海馬網(wǎng)絡(luò)的完整性，減弱海馬的限制作用。
有足夠的數(shù)據(jù)表明，免疫細胞及其釋放細胞因子在壓力和抑郁中的重要作用。大多數(shù)精神活性藥物對神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)的細胞都產(chǎn)生單向作用，這表明行為障礙的免疫療法是基于自體免疫細胞的治療，其中功能活性通過精神活性藥物在體外調(diào)節(jié)。最近的動物研究表明，前腦神經(jīng)元中的腺苷A2A受體（A2AR）可能是咖啡因作用的靶點，以抑制慢性應(yīng)激引發(fā)的行為、電生理和神經(jīng)化學改變�？Х纫蚣捌渑c神經(jīng)保護相關(guān)的分子靶標（A2AR）已被證明可以調(diào)節(jié)大腦中BDNF的水平。許多報告表明，咖啡因除了具有精神活性外，還發(fā)揮著免疫調(diào)節(jié)作用，通過調(diào)節(jié)免疫細胞的功能活性來影響先天和適應(yīng)性免疫反應(yīng)。特別是，咖啡因最常被報道為炎癥反應(yīng)的負調(diào)節(jié)因子，一方面它抑制受體介導的免疫細胞分泌促炎細胞因子，如TNF-α、IL-6、IL-1β、IL-12，另一方面增加抗炎細胞因子（IL-10）的分泌�？Х纫蚝虯2AR也被證明可以控制小膠質(zhì)細胞釋放細胞因子和小膠質(zhì)細胞中BDNF的成熟。
我們之前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，移植具有咖啡因在體外調(diào)節(jié)的功能活性免疫細胞可以緩解慢性社會壓力誘導的抑郁樣狀態(tài)的許多癥狀，包括行為表型的恢復。后者包括在強迫游泳測試中減少快感缺乏、刺激探索行為和運動活動。如上所述，海馬神經(jīng)退行性變被認為是抑郁癥認知障礙的發(fā)病機制之一。考慮到上述問題，本研究的目的是評估體外用咖啡因處理的免疫細胞移植后抑郁樣受體的海馬神經(jīng)形態(tài)以及多種細胞因子和腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）的含量。
2.研究方法
使用3–3.5個月大的雄性小鼠（CBA×C57BL/6）F1，體重25–30 g，將這些動物以每籠10只為一組的方式安置。（CBA×C57BL/6）F1的雄性小鼠由具有主動和被動行為類型的動物組成。我們進行了野外試驗，選擇了對壓力抵抗力低的被動行為小鼠。被動小鼠（n=42）在20天內(nèi)與攻擊性的痛苦互動中反復失敗，從而形成抑郁樣狀態(tài)。使用諾達思的動物運動軌跡跟蹤系統(tǒng)在強迫游泳測試、曠場和十字迷宮中進行測試。將抑郁樣小鼠分離到單獨的籠子中以避免痛苦的相互作用，并用取自同基因抑郁樣小鼠的脾細胞移植。用于移植的細胞在體外用咖啡因預培養(yǎng)25分鐘。通過對受體行為模式的初步測試，確定了用于細胞治療的最佳咖啡因劑量。將脾細胞以每只小鼠0.3毫升生理鹽水中15×106個細胞的濃度靜脈注射。在受體的對照組中，除了存在咖啡因之外，在類似的實驗條件下進行脾細胞的制備和移植。在咖啡因處理的同基因脾細胞移植后48小時，收集全腦樣品。計算海馬CA1或CA3區(qū)（AOI大�。�88502μm2）中被Nissl染色細胞占據(jù)的感興趣區(qū)域（AOI）的百分比。測定受體腦海馬裂解物中BDNF的水平和對抑郁細胞因子（IL-1β、IL-4、IL-6、INF-γ、TNFα、IL-10）的發(fā)病意義。
3.結(jié)果
CA1和CA3海馬區(qū)的神經(jīng)元丟失被認為是抑郁癥的發(fā)病機制之一。本研究中，在用咖啡因預培養(yǎng)的同基因脾細胞移植后，抑郁樣受體的海馬體這些區(qū)域的神經(jīng)元密度顯著增加（圖1）。在這里，用Nissl染色法評估了成熟神經(jīng)元的數(shù)量。我們認為這是由于脾細胞對新生和成熟神經(jīng)元的神經(jīng)作用和存活的潛在影響。新生神經(jīng)元功能整合到海馬網(wǎng)絡(luò)中，整個神經(jīng)發(fā)生周期至少需要35-45天。
神經(jīng)營養(yǎng)因子在大腦神經(jīng)元的發(fā)育、分化、突觸發(fā)生和存活以及它們對外部影響的適應(yīng)過程中發(fā)揮著重要作用。BDNF（mRNA轉(zhuǎn)錄物和蛋白質(zhì)）是腦神經(jīng)營養(yǎng)因子中的代表。BDNF代謝、轉(zhuǎn)運或信號傳遞的遺傳和表觀遺傳學調(diào)節(jié)紊亂被認為會導致許多神經(jīng)和精神疾病的發(fā)展，包括焦慮和嚴重抑郁障礙。
我們研究了抑郁樣受體海馬中BDNF的定量含量以及一些對抑郁樣狀態(tài)細胞因子的發(fā)病意義。移植咖啡因處理的脾細胞后，同基因抑郁樣受體的海馬結(jié)構(gòu)變化伴隨著海馬BDNF水平的升高（對照組和實驗組受體分別為347.5±102.8 pg/ml和587.9±96.7 pg/ml；p<0.05）。同時，海馬中細胞因子含量也存在顯著差異。促炎細胞因子IL-1β、IL-6、INF-γ和TNF-α的水平降低，抗炎細胞因子IL-10和IL-4增加。結(jié)果表明，抑郁樣受體的神經(jīng)炎癥減少（圖2）。
圖2
在抑郁癥中，促炎細胞因子會改變大腦中的神經(jīng)化學平衡。動物實驗有力地表明，外周炎癥刺激會引起小膠質(zhì)細胞活化。細胞因子和小膠質(zhì)細胞可能參與應(yīng)激反應(yīng)。促炎細胞因子降低BDNF的水平，并可通過與BDNF結(jié)合受體（TrkB受體）的相互作用對神經(jīng)發(fā)生和神經(jīng)可塑性產(chǎn)生不利影響。
4.結(jié)論
本研究表明，將體外用咖啡因處理的免疫細胞移植給抑郁樣受體可增加海馬神經(jīng)元的密度、升高BDNF水平，并調(diào)節(jié)許多細胞因子水平，使海馬中的促炎細胞因子（IL-1β、INF-γ和TNF-α）含量降低，抗炎細胞因子（IL-0和IL-4）增加。結(jié)果表明，該過程促進了成熟和新生神經(jīng)元的存活和/或在神經(jīng)發(fā)生的晚期刺激新生神經(jīng)元。由于海馬神經(jīng)再生、BDNF和促炎細胞因子水平被視為治療抑郁障礙的靶點，移植體外咖啡因處理的免疫細胞可被認為是一種很有前途的抑郁癥病因治療方法。
參考文獻
Markova, Evgeniya V., et al. "Structural and functional characteristics of the hippocampus in depressive-like recipients after transplantation of in vitro caffeine-modulated immune cells." Neuroscience letters 786 (2022): 136790.
關(guān)注諾達思公眾號，聯(lián)系我們獲取更多產(chǎn)品信息及學術(shù)文章！
抑郁癥是世界范圍內(nèi)的一種常見疾病，大約有2.8億人患有抑郁癥。壓力，尤其是慢性壓力，被發(fā)現(xiàn)與抑郁癥的發(fā)展密切相關(guān)。在由慢性心理壓力引起的抑郁癥中，認知能力下降是由大腦中的神經(jīng)炎癥和神經(jīng)退行性變化引起的。后者主要在海馬體中觀察到。海馬體是大腦中與抑郁癥相關(guān)的一個關(guān)鍵解剖區(qū)域。海馬神經(jīng)元的缺失可能是抑郁癥的原因之一；它影響海馬網(wǎng)絡(luò)的完整性，減弱海馬的限制作用。
有足夠的數(shù)據(jù)表明，免疫細胞及其釋放細胞因子在壓力和抑郁中的重要作用。大多數(shù)精神活性藥物對神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)的細胞都產(chǎn)生單向作用，這表明行為障礙的免疫療法是基于自體免疫細胞的治療，其中功能活性通過精神活性藥物在體外調(diào)節(jié)。最近的動物研究表明，前腦神經(jīng)元中的腺苷A2A受體（A2AR）可能是咖啡因作用的靶點，以抑制慢性應(yīng)激引發(fā)的行為、電生理和神經(jīng)化學改變�？Х纫蚣捌渑c神經(jīng)保護相關(guān)的分子靶標（A2AR）已被證明可以調(diào)節(jié)大腦中BDNF的水平。許多報告表明，咖啡因除了具有精神活性外，還發(fā)揮著免疫調(diào)節(jié)作用，通過調(diào)節(jié)免疫細胞的功能活性來影響先天和適應(yīng)性免疫反應(yīng)。特別是，咖啡因最常被報道為炎癥反應(yīng)的負調(diào)節(jié)因子，一方面它抑制受體介導的免疫細胞分泌促炎細胞因子，如TNF-α、IL-6、IL-1β、IL-12，另一方面增加抗炎細胞因子（IL-10）的分泌�？Х纫蚝虯2AR也被證明可以控制小膠質(zhì)細胞釋放細胞因子和小膠質(zhì)細胞中BDNF的成熟。
我們之前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，移植具有咖啡因在體外調(diào)節(jié)的功能活性免疫細胞可以緩解慢性社會壓力誘導的抑郁樣狀態(tài)的許多癥狀，包括行為表型的恢復。后者包括在強迫游泳測試中減少快感缺乏、刺激探索行為和運動活動。如上所述，海馬神經(jīng)退行性變被認為是抑郁癥認知障礙的發(fā)病機制之一。考慮到上述問題，本研究的目的是評估體外用咖啡因處理的免疫細胞移植后抑郁樣受體的海馬神經(jīng)形態(tài)以及多種細胞因子和腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）的含量。
2.研究方法
使用3–3.5個月大的雄性小鼠（CBA×C57BL/6）F1，體重25–30 g，將這些動物以每籠10只為一組的方式安置。（CBA×C57BL/6）F1的雄性小鼠由具有主動和被動行為類型的動物組成。我們進行了野外試驗，選擇了對壓力抵抗力低的被動行為小鼠。被動小鼠（n=42）在20天內(nèi)與攻擊性的痛苦互動中反復失敗，從而形成抑郁樣狀態(tài)。使用諾達思的動物運動軌跡跟蹤系統(tǒng)在強迫游泳測試、曠場和十字迷宮中進行測試。將抑郁樣小鼠分離到單獨的籠子中以避免痛苦的相互作用，并用取自同基因抑郁樣小鼠的脾細胞移植。用于移植的細胞在體外用咖啡因預培養(yǎng)25分鐘。通過對受體行為模式的初步測試，確定了用于細胞治療的最佳咖啡因劑量。將脾細胞以每只小鼠0.3毫升生理鹽水中15×106個細胞的濃度靜脈注射。在受體的對照組中，除了存在咖啡因之外，在類似的實驗條件下進行脾細胞的制備和移植。在咖啡因處理的同基因脾細胞移植后48小時，收集全腦樣品。計算海馬CA1或CA3區(qū)（AOI大�。�88502μm2）中被Nissl染色細胞占據(jù)的感興趣區(qū)域（AOI）的百分比。測定受體腦海馬裂解物中BDNF的水平和對抑郁細胞因子（IL-1β、IL-4、IL-6、INF-γ、TNFα、IL-10）的發(fā)病意義。
3.結(jié)果
CA1和CA3海馬區(qū)的神經(jīng)元丟失被認為是抑郁癥的發(fā)病機制之一。本研究中，在用咖啡因預培養(yǎng)的同基因脾細胞移植后，抑郁樣受體的海馬體這些區(qū)域的神經(jīng)元密度顯著增加（圖1）。在這里，用Nissl染色法評估了成熟神經(jīng)元的數(shù)量。我們認為這是由于脾細胞對新生和成熟神經(jīng)元的神經(jīng)作用和存活的潛在影響。新生神經(jīng)元功能整合到海馬網(wǎng)絡(luò)中，整個神經(jīng)發(fā)生周期至少需要35-45天。
圖1
神經(jīng)營養(yǎng)因子在大腦神經(jīng)元的發(fā)育、分化、突觸發(fā)生和存活以及它們對外部影響的適應(yīng)過程中發(fā)揮著重要作用。BDNF（mRNA轉(zhuǎn)錄物和蛋白質(zhì)）是腦神經(jīng)營養(yǎng)因子中的代表。BDNF代謝、轉(zhuǎn)運或信號傳遞的遺傳和表觀遺傳學調(diào)節(jié)紊亂被認為會導致許多神經(jīng)和精神疾病的發(fā)展，包括焦慮和嚴重抑郁障礙。
我們研究了抑郁樣受體海馬中BDNF的定量含量以及一些對抑郁樣狀態(tài)細胞因子的發(fā)病意義。移植咖啡因處理的脾細胞后，同基因抑郁樣受體的海馬結(jié)構(gòu)變化伴隨著海馬BDNF水平的升高（對照組和實驗組受體分別為347.5±102.8 pg/ml和587.9±96.7 pg/ml；p<0.05）。同時，海馬中細胞因子含量也存在顯著差異。促炎細胞因子IL-1β、IL-6、INF-γ和TNF-α的水平降低，抗炎細胞因子IL-10和IL-4增加。結(jié)果表明，抑郁樣受體的神經(jīng)炎癥減少（圖2）。
圖2
在抑郁癥中，促炎細胞因子會改變大腦中的神經(jīng)化學平衡。動物實驗有力地表明，外周炎癥刺激會引起小膠質(zhì)細胞活化。細胞因子和小膠質(zhì)細胞可能參與應(yīng)激反應(yīng)。促炎細胞因子降低BDNF的水平，并可通過與BDNF結(jié)合受體（TrkB受體）的相互作用對神經(jīng)發(fā)生和神經(jīng)可塑性產(chǎn)生不利影響。
4.結(jié)論
本研究表明，將體外用咖啡因處理的免疫細胞移植給抑郁樣受體可增加海馬神經(jīng)元的密度、升高BDNF水平，并調(diào)節(jié)許多細胞因子水平，使海馬中的促炎細胞因子（IL-1β、INF-γ和TNF-α）含量降低，抗炎細胞因子（IL-0和IL-4）增加。結(jié)果表明，該過程促進了成熟和新生神經(jīng)元的存活和/或在神經(jīng)發(fā)生的晚期刺激新生神經(jīng)元。由于海馬神經(jīng)再生、BDNF和促炎細胞因子水平被視為治療抑郁障礙的靶點，移植體外咖啡因處理的免疫細胞可被認為是一種很有前途的抑郁癥病因治療方法。
參考文獻
Markova, Evgeniya V., et al. "Structural and functional characteristics of the hippocampus in depressive-like recipients after transplantation of in vitro caffeine-modulated immune cells." Neuroscience letters 786 (2022): 136790.
關(guān)注諾達思公眾號，聯(lián)系我們獲取更多產(chǎn)品信息及學術(shù)文章！
- WMicrotraker技術(shù)在推動下一代疾病治療藥物組合分析的應(yīng)用
- 動物運動軌跡分析技術(shù)在安慰劑治療發(fā)揮作用研究的應(yīng)用
- WMicrotracker ONE斑馬魚軌跡追蹤分析使用說明詳解
- 動物運動軌跡在父親早期的生活環(huán)境會對后代造成影響研究的應(yīng)用
- 巴恩斯迷宮的發(fā)明與實操使用優(yōu)劣勢分析詳解
- 行為觀察記錄分析系統(tǒng)在社會等級與社會壓力關(guān)系分析的應(yīng)用
- 斑馬魚在研究土壤中污水污泥毒性的應(yīng)用
- 動物運動軌跡跟蹤系統(tǒng)配套軟件EthoVision XT的使用技巧詳解
Copyright(C) 1998-2024 生物器材網(wǎng) 電話：021-64166852;13621656896 E-mail：info@bio-equip.com