混合粒细胞性气道炎症通过神经免疫机制损害小鼠厌恶学习能力的研究

《Scientific Reports》：Mixed granulocytic airway inflammation impairs aversive learning and alters neuroimmune biomarkers in mice

本研究针对混合粒细胞性哮喘如何影响中枢神经系统这一关键问题，开展了OVA诱导的小鼠模型研究。研究发现该类型哮喘可触发前额叶皮层、海马体和下丘脑的神经炎症（TNF-α、IL-1β、IL-6升高），导致氧化应激失衡和学习能力缺损。这项研究首次揭示了中性粒细胞 predominant 哮喘与神经认知功能障碍的直接关联，为理解严重哮喘患者认知并发症提供了新视角。

　　

哮喘作为一种常见的慢性呼吸道疾病，影响着全球数亿人的健康。传统上，哮喘被认为主要是一种以嗜酸性粒细胞浸润为特征的过敏性疾病（Th2型哮喘）。但临床观察发现，严重哮喘患者往往伴随着中性粒细胞的显著浸润，这种混合粒细胞表型的哮喘对常规激素治疗不敏感，且患者更易出现焦虑、抑郁等精神共病。然而，目前大多数研究聚焦于嗜酸性哮喘模型，对于中性粒细胞 predominant 的混合粒细胞性哮喘如何影响中枢神经系统，仍是一个未被充分探索的领域。

发表在《Scientific Reports》的这项研究填补了这一空白。研究团队建立了一种新型的混合粒细胞哮喘小鼠模型，通过卵清蛋白（OVA）致敏联合弗氏完全佐剂（CFA）的独特方案，成功诱导出以中性粒细胞和嗜酸性粒细胞共同浸润为特征的气道炎症。令人惊讶的是，这种外周炎症不仅局限于肺部，还触发了大脑关键区域的免疫反应。

为了深入探究这一问题，研究人员采用了一系列先进的技术方法。他们通过卵清蛋白（OVA）致敏联合弗氏完全佐剂（CFA）建立混合粒细胞哮喘小鼠模型，使用支气管肺泡灌洗（BALF）进行炎症细胞分类计数，采用酶联免疫吸附试验（ELISA）检测肺组织和脑组织中的细胞因子水平（TNF-α、IL-1β、IL-6），通过plus-maze discriminative avoidance task（PMDAT）行为学测试评估学习记忆和焦虑样行为，并运用生化方法测定超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）活性和亚硝酸盐浓度等氧化应激指标。

混合肺炎症模型

研究结果明确显示，OVA攻击显著增加了支气管肺泡灌洗液（BALF）中的总细胞数以及巨噬细胞、嗜酸性粒细胞、中性粒细胞和淋巴细胞数量。同时，肺组织中的肿瘤坏死因子-α（TNF-α）水平也明显升高，证实了混合粒细胞性气道炎症模型的成功建立。

中枢神经系统中的细胞因子

神经炎症分析揭示了更为深层的机制。如图2所示，与对照组相比，OVA攻击小鼠的前额叶皮层中TNF-α、IL-1β和IL-6水平均显著升高。海马体中IL-1β和IL-6水平也明显上升，而下丘脑中TNF-α和IL-6水平同样增加。值得注意的是，小脑中的这些细胞因子水平没有变化，表明神经炎症具有明确的脑区特异性，主要影响与认知和记忆相关的边缘系统结构。

中枢神经系统中的氧化应激

氧化应激分析结果呈现出复杂的脑区特异性模式。如图3所示，OVA攻击后海马体中超氧化物歧化酶（SOD）活性降低，而下丘脑中SOD活性反而增加。前额叶皮层和海马体中的亚硝酸盐浓度显著降低，可能反映了避免过氧亚硝酸盐过度产生的一种补偿机制。各脑区中谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）活性均未发生明显变化，表明抗氧化防御系统存在选择性改变。

行为与混合哮喘：运动活动和焦虑样行为

行为学测试结果最为引人注目。在训练阶段，OVA攻击小鼠在厌恶臂（AV）中停留时间的百分比显著高于对照组。在测试阶段，对照组小鼠明显避免进入厌恶臂，表现出正常的记忆检索能力，而OVA攻击动物则无法区分两个封闭臂，表明学习能力受损。重要的是，两组动物在总运动距离和开放臂停留时间上没有差异，排除了运动功能和焦虑水平对学习结果的混淆影响。

研究的讨论部分深入分析了这些发现的潜在机制。混合粒细胞性哮喘可能通过多种途径影响中枢神经系统：迷走神经的激活可能将肺部炎症信号传递至大脑；血脑屏障（BBB）通透性的改变可能允许外周炎症介质进入中枢；细胞因子可能直接作用于脑内内皮细胞或胶质细胞，放大神经炎症级联反应。

特别值得关注的是，该研究首次揭示了混合粒细胞（中性粒细胞 predominant）哮喘与神经认知功能障碍的直接关联。这种类型的哮喘通常对皮质激素耐药，且与更严重的临床症状相关。研究发现的学习能力缺损，特别是在厌恶记忆任务中的表现受损，为理解严重哮喘患者常见的认知并发症提供了重要的实验依据。

研究的局限性包括氧化应激测量中某些参数统计检验力较低，以及仅使用雄性小鼠以避免雌性激素波动的影响，这限制了结果对雌性个体的推广性。未来研究需要纳入雌性群体，并考虑动情周期监测，以全面阐明肺-脑轴的性别特异性机制。

综上所述，这项研究提供了令人信服的证据，表明混合粒细胞性哮喘可促进中枢细胞因子上调、氧化应激失衡和雄性小鼠的学习能力损伤。这些结果强调了在哮喘病理生理学中考虑中枢神经系统后果的重要性，特别是在以中性粒细胞炎症为主的严重表型中。从转化角度来看，识别神经炎症和氧化应激作为哮喘记忆缺陷的潜在介质，可能为治疗干预开辟新途径，不仅针对呼吸道症状，还针对认知健康。研究结果突显了肺-脑轴作为连接外周炎症与认知共病的重要通路，为开发针对严重哮喘患者神经精神并发症的新型治疗策略奠定了理论基础。