CSF1R和IL1R1抑制剂能够协同减弱小鼠创伤性脑损伤的早期病理过程

《Neurotherapeutics》：CSF1R and IL1R1 inhibitors synergistically attenuate the early pathogenesis of traumatic brain injury in mice

本研究通过联合使用CSF1R抑制剂PLX3397和IL1R1抑制剂Anakinra，证实两者协同治疗可有效减轻小鼠TBI后的神经损伤和炎症反应，显著减少CD68+巨噬细胞/小胶质细胞浸润及结构损伤，且雄性小鼠疗效更显著。RNA测序和GSEA分析显示联合治疗通过抑制干扰素信号通路发挥协同作用，优于单药治疗。

　　创伤性脑损伤（TBI）是导致死亡和残疾的主要原因之一，给医学和经济带来了重大负担。目前，治疗TBI的方法主要集中在手术干预和对症治疗，而各种药物治疗的效果在最近的随机临床试验中仅显示出有限的改善。TBI的病理机制涉及多种生理过程，包括脑缺血、血脑屏障（BBB）破坏、脑水肿、线粒体功能障碍、氧化应激、神经细胞死亡和炎症反应。其中，小胶质细胞被认为是TBI后炎症反应的主要驱动者，然而，它们对损伤进展的影响具有双重性。

为了更深入地了解小胶质细胞的功能，研究者们利用了CSF1R（集落刺激因子1受体）的药理学抑制剂PLX3397和PLX5622。这些药物已被证明在TBI的急性、亚急性和慢性阶段均能产生有益的效果。在之前的研究中，PLX3397在TBI后五天内的使用显著减少了受损脑组织中的巨噬细胞和小胶质细胞的积累，但未能有效减轻结构性脑损伤。这一结果表明，TBI的病理机制可能涉及CSF1R以外的其他因素。此外，研究发现尽管巨噬细胞和小胶质细胞的数量显著减少，但IL-1β和IL1R1的基因表达并未改变，这提示其他细胞类型可能通过IL1R1信号通路在TBI的炎症反应中发挥关键作用。

IL1R1是IL-1α、IL-1β和IL-1ra的受体，主要通过激活NF-κB和MAPK信号通路来调节关键的炎症介质表达。在TBI模型中，IL1-IL1R1信号已被证明与先天免疫的激活有关，包括促炎细胞因子的产生、白细胞和单核细胞的募集、BBB的破坏以及神经细胞死亡的加重。Anakinra作为一种IL-1ra药物，通过竞争性阻断IL-1α和IL-1β与IL-1R1的结合，已被批准用于治疗类风湿性关节炎、Still病、细胞因子风暴综合征和新冠状病毒疾病。此外，Anakinra在TBI患者中的安全性和有效性已在随机临床试验中得到验证，但研究缺乏足够的统计效力来评估患者的临床结果。

在小鼠模型中，Anakinra已被证明能对TBI后的炎症反应、神经功能障碍和结构性脑损伤产生总体的有益效果。鉴于CSF1R主要在小胶质细胞中表达，而IL1R1则在多种其他细胞类型中表达，包括神经元、星形胶质细胞和内皮细胞，这表明同时靶向这些通路的治疗策略可能在TBI治疗中更具优势。因此，本研究测试了PLX3397与Anakinra联合治疗是否能更有效地改善TBI的预后，包括行为学、组织学和基因表达水平。

实验中，使用了56只成年C57BL/6JRj小鼠，分为五个实验组：TBI + PLX3397+Anakinra（n=12）、TBI + PLX3397（n=12）、TBI + Anakinra（n=12）、TBI + 载体（n=12）和假手术+载体（n=8）。所有小鼠在TBI或假手术操作后，接受PLX3397或载体饲料，持续五天。Anakinra或安慰剂则在TBI后5分钟、1天、2天和3天内通过皮下注射给予。为了评估神经功能，研究人员在TBI前和TBI后第1、3、5天进行了神经严重程度评分（NSS）和行为学测试，包括开放场测试（OFT）和高架迷宫测试（EPM）。这些测试结果表明，PLX3397与Anakinra的联合治疗在改善神经功能方面优于单一治疗，尤其是在雄性小鼠中效果更为显著。

在组织学分析方面，研究人员通过使用Cresyl violet和H&E染色评估了结构性脑损伤。结果显示，联合治疗显著减少了雄性小鼠的脑损伤体积，而对雌性小鼠的影响则不显著。此外，免疫荧光染色进一步证实了联合治疗在减少CD68+小胶质细胞/巨噬细胞、CD45+/CD68-白细胞和骨桥蛋白（OPN）方面的有效性。这些效应在雄性小鼠中更为明显，且超过了单一治疗的总和。

在转录组学分析中，研究者通过bulk RNA-sequencing和基因集合富集分析（GSEA）评估了不同治疗组之间的基因表达差异。结果显示，PLX3397与Anakinra的联合治疗在雄性小鼠中表现出更强的抗炎效果，其基因表达变化显著超过了单一治疗的总和。这些变化主要涉及免疫系统过程和细胞因子产生相关的基因。此外，GSEA分析显示，联合治疗对IFN-I/II反应的抑制作用超过了单一治疗的影响，表明这种组合疗法在减轻炎症反应方面具有协同效应。

研究还发现，联合治疗能够有效减少脑组织中的炎症细胞浸润，如CD68+小胶质细胞和CD45+/CD68-白细胞的数量。这些细胞的减少可能有助于减轻炎症信号的放大。然而，联合治疗并未显著增加血肿的体积，反而在某些情况下与载体治疗的效果相似，这表明其在减轻结构性损伤方面具有潜在的治疗价值。

研究还指出，尽管PLX3397和Anakinra在雄性小鼠中表现出更强的治疗效果，但它们在雌性小鼠中也显示出一定的益处。然而，这些益处并未达到与雄性小鼠相同的显著程度。这可能与雄性和雌性小鼠在TBI后神经炎症反应的差异有关，这种差异可能部分由性激素调节。此外，研究还强调了未来需要进一步探索这些药物在不同时间点、不同脑区和不同性别中的长期效果及潜在副作用。

总之，本研究揭示了PLX3397和Anakinra在TBI治疗中的协同效应，特别是在雄性小鼠中表现出更强的抗炎和神经保护作用。然而，由于TBI的复杂性和多样性，这些发现仍需在更广泛的临床和动物模型中进一步验证。此外，未来的研究应关注这些药物在长期认知功能评估中的应用，以及其对小胶质细胞和其他神经免疫细胞的长期影响。