咖啡因處理過的免疫細(xì)胞對(duì)抑郁癥的影響詳解
1.簡(jiǎn)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(rèn)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(gè)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(xì)胞及其釋放細(xì)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(duì)神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)的細(xì)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(xì)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(dòng)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(diǎn)，以抑制慢性應(yīng)激引發(fā)的行為、電生理和神經(jīng)化學(xué)改變。咖啡因及其與神經(jīng)保護(hù)相關(guān)的分子靶標(biāo)（A2AR）已被證明可以調(diào)節(jié)大腦中BDNF的水平。許多報(bào)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(xì)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(bào)道為炎癥反應(yīng)的負(fù)調(diào)節(jié)因子，一方面它抑制受體介導(dǎo)的免疫細(xì)胞分泌促炎細(xì)胞因子，如TNF-α、IL-6、IL-1β、IL-12，另一方面增加抗炎細(xì)胞因子（IL-10）的分泌。咖啡因和A2AR也被證明可以控制小膠質(zhì)細(xì)胞釋放細(xì)胞因子和小膠質(zhì)細(xì)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(xì)胞可以緩解慢性社會(huì)壓力誘導(dǎo)的抑郁樣狀態(tài)的許多癥狀，包括行為表型的恢復(fù)。后者包括在強(qiáng)迫游泳測(cè)試中減少快感缺乏、刺激探索行為和運(yùn)動(dòng)活動(dòng)。如上所述，海馬神經(jīng)退行性變被認(rèn)為是抑郁癥認(rèn)知障礙的發(fā)病機(jī)制之一�？紤]到上述問題，本研究的目的是評(píng)估體外用咖啡因處理的免疫細(xì)胞移植后抑郁樣受體的海馬神經(jīng)形態(tài)以及多種細(xì)胞因子和腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（BDNF）的含量。
2.研究方法
使用3–3.5個(gè)月大的雄性小鼠（CBA×C57BL/6）F1，體重25–30 g，將這些動(dòng)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(dòng)和被動(dòng)行為類型的動(dòng)物組成。我們進(jìn)行了野外試驗(yàn)，選擇了對(duì)壓力抵抗力低的被動(dòng)行為小鼠。被動(dòng)小鼠（n=42）在20天內(nèi)與攻擊性的痛苦互動(dòng)中反復(fù)失敗，從而形成抑郁樣狀態(tài)。使用諾達(dá)思的動(dòng)物運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤系統(tǒng)在強(qiáng)迫游泳測(cè)試、曠場(chǎng)和十字迷宮中進(jìn)行測(cè)試。將抑郁樣小鼠分離到單獨(dú)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(xì)胞移植。用于移植的細(xì)胞在體外用咖啡因預(yù)培養(yǎng)25分鐘。通過對(duì)受體行為模式的初步測(cè)試，確定了用于細(xì)胞治療的最佳咖啡因劑量。將脾細(xì)胞以每只小鼠0.3毫升生理鹽水中15×106個(gè)細(xì)胞的濃度靜脈注射。在受體的對(duì)照組中，除了存在咖啡因之外，在類似的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行脾細(xì)胞的制備和移植。在咖啡因處理的同基因脾細(xì)胞移植后48小時(shí)，收集全腦樣品。計(jì)算海馬CA1或CA3區(qū)（AOI大�。�88502μm2）中被Nissl染色細(xì)胞占據(jù)的感興趣區(qū)域（AOI）的百分比。測(cè)定受體腦海馬裂解物中BDNF的水平和對(duì)抑郁細(xì)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(rèn)為是抑郁癥的發(fā)病機(jī)制之一。本研究中，在用咖啡因預(yù)培養(yǎng)的同基因脾細(xì)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(píng)估了成熟神經(jīng)元的數(shù)量。我們認(rèn)為這是由于脾細(xì)胞對(duì)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(gè)神經(jīng)發(fā)生周期至少需要35-45天。
神經(jīng)營(yíng)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(duì)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(yíng)養(yǎng)因子中的代表。BDNF代謝、轉(zhuǎn)運(yùn)或信號(hào)傳遞的遺傳和表觀遺傳學(xué)調(diào)節(jié)紊亂被認(rèn)為會(huì)導(dǎo)致許多神經(jīng)和精神疾病的發(fā)展，包括焦慮和嚴(yán)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(duì)抑郁樣狀態(tài)細(xì)胞因子的發(fā)病意義。移植咖啡因處理的脾細(xì)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(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組受體分別為347.5±102.8 pg/ml和587.9±96.7 pg/ml；p<0.05）。同時(shí)，海馬中細(xì)胞因子含量也存在顯著差異。促炎細(xì)胞因子IL-1β、IL-6、INF-γ和TNF-α的水平降低，抗炎細(xì)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(xì)胞因子會(huì)改變大腦中的神經(jīng)化學(xué)平衡。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)有力地表明，外周炎癥刺激會(huì)引起小膠質(zhì)細(xì)胞活化。細(xì)胞因子和小膠質(zhì)細(xì)胞可能參與應(yīng)激反應(yīng)。促炎細(xì)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(duì)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(xì)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(xì)胞因子水平，使海馬中的促炎細(xì)胞因子（IL-1β、INF-γ和TNF-α）含量降低，抗炎細(xì)胞因子（IL-0和IL-4）增加。結(jié)果表明，該過程促進(jìn)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(xì)胞因子水平被視為治療抑郁障礙的靶點(diǎn)，移植體外咖啡因處理的免疫細(xì)胞可被認(rèn)為是一種很有前途的抑郁癥病因治療方法。
參考文獻(xiàn)
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(dá)思公眾號(hào)，聯(lián)系我們獲取更多產(chǎn)品信息及學(xué)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(rèn)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(gè)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(xì)胞及其釋放細(xì)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(duì)神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)的細(xì)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(xì)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(dòng)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(diǎn)，以抑制慢性應(yīng)激引發(fā)的行為、電生理和神經(jīng)化學(xué)改變。咖啡因及其與神經(jīng)保護(hù)相關(guān)的分子靶標(biāo)（A2AR）已被證明可以調(diào)節(jié)大腦中BDNF的水平。許多報(bào)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(xì)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(bào)道為炎癥反應(yīng)的負(fù)調(diào)節(jié)因子，一方面它抑制受體介導(dǎo)的免疫細(xì)胞分泌促炎細(xì)胞因子，如TNF-α、IL-6、IL-1β、IL-12，另一方面增加抗炎細(xì)胞因子（IL-10）的分泌。咖啡因和A2AR也被證明可以控制小膠質(zhì)細(xì)胞釋放細(xì)胞因子和小膠質(zhì)細(xì)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(xì)胞可以緩解慢性社會(huì)壓力誘導(dǎo)的抑郁樣狀態(tài)的許多癥狀，包括行為表型的恢復(fù)。后者包括在強(qiáng)迫游泳測(cè)試中減少快感缺乏、刺激探索行為和運(yùn)動(dòng)活動(dòng)。如上所述，海馬神經(jīng)退行性變被認(rèn)為是抑郁癥認(rèn)知障礙的發(fā)病機(jī)制之一�？紤]到上述問題，本研究的目的是評(píng)估體外用咖啡因處理的免疫細(xì)胞移植后抑郁樣受體的海馬神經(jīng)形態(tài)以及多種細(xì)胞因子和腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（BDNF）的含量。
2.研究方法
使用3–3.5個(gè)月大的雄性小鼠（CBA×C57BL/6）F1，體重25–30 g，將這些動(dòng)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(dòng)和被動(dòng)行為類型的動(dòng)物組成。我們進(jìn)行了野外試驗(yàn)，選擇了對(duì)壓力抵抗力低的被動(dòng)行為小鼠。被動(dòng)小鼠（n=42）在20天內(nèi)與攻擊性的痛苦互動(dòng)中反復(fù)失敗，從而形成抑郁樣狀態(tài)。使用諾達(dá)思的動(dòng)物運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤系統(tǒng)在強(qiáng)迫游泳測(cè)試、曠場(chǎng)和十字迷宮中進(jìn)行測(cè)試。將抑郁樣小鼠分離到單獨(dú)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(xì)胞移植。用于移植的細(xì)胞在體外用咖啡因預(yù)培養(yǎng)25分鐘。通過對(duì)受體行為模式的初步測(cè)試，確定了用于細(xì)胞治療的最佳咖啡因劑量。將脾細(xì)胞以每只小鼠0.3毫升生理鹽水中15×106個(gè)細(xì)胞的濃度靜脈注射。在受體的對(duì)照組中，除了存在咖啡因之外，在類似的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行脾細(xì)胞的制備和移植。在咖啡因處理的同基因脾細(xì)胞移植后48小時(shí)，收集全腦樣品。計(jì)算海馬CA1或CA3區(qū)（AOI大�。�88502μm2）中被Nissl染色細(xì)胞占據(jù)的感興趣區(qū)域（AOI）的百分比。測(cè)定受體腦海馬裂解物中BDNF的水平和對(duì)抑郁細(xì)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(rèn)為是抑郁癥的發(fā)病機(jī)制之一。本研究中，在用咖啡因預(yù)培養(yǎng)的同基因脾細(xì)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(píng)估了成熟神經(jīng)元的數(shù)量。我們認(rèn)為這是由于脾細(xì)胞對(duì)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(gè)神經(jīng)發(fā)生周期至少需要35-45天。
圖1
神經(jīng)營(yíng)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(duì)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(yíng)養(yǎng)因子中的代表。BDNF代謝、轉(zhuǎn)運(yùn)或信號(hào)傳遞的遺傳和表觀遺傳學(xué)調(diào)節(jié)紊亂被認(rèn)為會(huì)導(dǎo)致許多神經(jīng)和精神疾病的發(fā)展，包括焦慮和嚴(yán)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(duì)抑郁樣狀態(tài)細(xì)胞因子的發(fā)病意義。移植咖啡因處理的脾細(xì)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(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組受體分別為347.5±102.8 pg/ml和587.9±96.7 pg/ml；p<0.05）。同時(shí)，海馬中細(xì)胞因子含量也存在顯著差異。促炎細(xì)胞因子IL-1β、IL-6、INF-γ和TNF-α的水平降低，抗炎細(xì)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(xì)胞因子會(huì)改變大腦中的神經(jīng)化學(xué)平衡。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)有力地表明，外周炎癥刺激會(huì)引起小膠質(zhì)細(xì)胞活化。細(xì)胞因子和小膠質(zhì)細(xì)胞可能參與應(yīng)激反應(yīng)。促炎細(xì)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(duì)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(xì)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(xì)胞因子水平，使海馬中的促炎細(xì)胞因子（IL-1β、INF-γ和TNF-α）含量降低，抗炎細(xì)胞因子（IL-0和IL-4）增加。結(jié)果表明，該過程促進(jìn)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(xì)胞因子水平被視為治療抑郁障礙的靶點(diǎn)，移植體外咖啡因處理的免疫細(xì)胞可被認(rèn)為是一種很有前途的抑郁癥病因治療方法。
參考文獻(xiàn)
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.
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