妊娠压力会扰乱母鼠伏隔核中的神经免疫环境

《Botany》：Gestational stress disrupts the neuroimmune environment in the nucleus accumbens of maternal rats

本研究通过动物模型探讨妊娠期压力对母体腹侧被盖区（NAc）神经免疫及内分泌系统的影响，发现压力显著增加NAc壳区微胶质和星形胶质细胞数量及表面积，并改变相关激素受体和突触蛋白基因表达。纳米字符串分析显示妊娠期压力导致促炎和抗炎介质基因表达失衡，而微胶质对突触后蛋白PSD95的吞噬量在产后减少，提示突触重塑可能参与压力诱导的母体行为异常，为产后抑郁机制提供新证据。

　　产后抑郁症（PPD）影响了20%的新妈妈。目前对于这种高发率的原因了解仍然有限，但其中最强的风险因素之一是怀孕期间的压力。怀孕和产后阶段伴随着内分泌、神经系统和免疫系统的显著变化，这些变化可能共同促进母亲精神疾病的发生。小胶质细胞是大脑的主要免疫细胞，对于成功展示母性行为至关重要。环境对小胶质细胞的损害，如压力，会导致内分泌失调和异常的突触修剪，而这些变化已被认为与抑郁症等情绪障碍的发病机制有关。鉴于这些联系，我们假设怀孕期间的压力会导致神经免疫和内分泌状态的失调，并在负责调控情绪的母脑区域产生突触变化。我们采用了一个持续两周的可变压力模型，在怀孕期间评估了小鼠大脑伏隔核（NAc）的神经免疫变化。NAc是调控母性照顾行为的奖励和动机相关的重要脑区，也与PPD有关。尽管外周细胞因子水平未因压力暴露而改变，但怀孕压力在母鼠的NAc中诱导了中央免疫变化。这包括小胶质细胞免疫标记增加，以及通过Nanostring nCounter面板测量的促炎和抗炎转录本的变化。另一种免疫活性的大脑细胞——星形胶质细胞，在怀孕压力暴露后也增加了。小胶质细胞和星形胶质细胞的免疫标记在未怀孕的母鼠中并未因压力暴露而改变。外周雌激素和孕酮浓度在压力母鼠的晚期怀孕期间减少，而在NAc的转录水平上，激素受体和合成分子发生了变化。与突触和突触可塑性相关的转录本也在晚期怀孕和产后期间因怀孕压力而发生变化。没有发现压力对小胶质细胞吞噬前突触和后突触蛋白的影响。然而，小胶质细胞在晚期怀孕期间吞噬了更多的后突触标记PSD95，而在产后期间则相对较少，这表明小胶质细胞可能在母脑突触重塑中起作用。总体而言，这些研究提供了新颖的证据，表明怀孕期间的压力会影响母脑NAc的神经免疫和内分泌环境，这可能为PPD的发病机制提供一种可能的解释。

PPD是一种对母亲和她们的后代都有严重影响的疾病，它具有重要的公共健康意义。研究PPD的机制对于为经历情绪和照顾行为障碍的母亲提供适当的支持和护理至关重要。怀孕期间的压力是PPD后期发展的显著风险因素，而压力诱导的免疫和内分泌改变已被认为与非产褥期的情绪障碍有关。因此，我们研究了怀孕期间的压力对母脑NAc的神经免疫和内分泌环境的影响。我们发现，怀孕期间的压力对中央免疫终点产生了影响，但对外周免疫终点没有明显影响。内分泌特征在怀孕期间和产后都因怀孕压力而发生了变化。我们的设计还允许我们评估正常产褥期中免疫、突触和内分泌终点的变化，我们发现，压力母鼠的NAc中吞噬后突触成分PSD95的小胶质细胞数量在产后减少，同时伴随着PSD95总水平的增加。

怀孕期间的压力会对母鼠的体重变化产生影响，这在动物实验中是常见的现象。虽然怀孕期间的压力可能导致胎儿吸收，但在我们的研究中没有发现胎儿吸收或窝仔数量的变化。因此，我们的压力模型在改变母体生理参数方面是有效的，但压力程度较轻，能够成功地将怀孕进行到足月。此外，我们的数据显示，出生当天的幼崽体重没有差异。然而，到产后第8天时，压力母鼠的幼崽体重低于对照组母鼠的幼崽，这可能与减少的产后母性照顾行为有关，这在我们和其他人的研究中都有报道。

我们评估了外周激素水平，这些激素支持成功的怀孕和母性行为，并且已被证明对压力敏感。我们发现，压力暴露后，外周催产素和泌乳素水平没有变化，但这些激素在产后会增加，与母性行为的出现相伴。在怀孕的晚期（GD21）和产后（PD8）都没有发现皮质酮浓度的变化。尽管在怀孕晚期，皮质酮水平在啮齿类动物中通常会增加三倍，但我们的数据表明，压力对皮质酮浓度没有影响。在产后第8天时，我们发现压力母鼠的外周雌激素水平显著降低。此外，压力对孕酮水平也有显著影响。虽然在两因素方差分析中没有发现压力与时间点之间的显著交互作用，但通过观察直方图，我们推测这种效应可能与压力母鼠在怀孕晚期的孕酮水平降低有关。卵巢激素水平的波动在女性的整个生殖周期中都会引发抑郁症状，包括怀孕期间。高皮质酮水平可以抑制雌激素和孕酮的分泌。由于我们没有观察到皮质酮水平的变化，这些压力诱导的卵巢激素水平下降可能是由于下丘脑-垂体-卵巢轴的其他功能障碍。我们还在Nanostring面板中包含了神经内分泌转录本，以评估怀孕压力对母脑激素功能的影响。尽管在两个时间点的外周泌乳素水平没有变化，但压力母鼠的泌乳素受体转录本在NAc中显著上调。这可能表明，压力诱导了母脑对泌乳素的敏感性，这与外周泌乳素水平的变化不同。泌乳素受体也可能在炎症细胞因子激活后上调，因此这可能是压力母鼠神经免疫失调的证据。此外，我们观察到与类固醇激素合成相关的转录本发生了变化，包括AKR1C4，这是一种合成阿立普雷诺醇酮的关键酶。具有AKR1C家族基因单核苷酸多态性的母亲在怀孕期间的血液样本中表现出较低的阿立普雷诺醇酮水平，并且阿立普雷诺醇酮水平较低的母亲可能患有PPD。阿立普雷诺醇酮通过多巴胺受体2在压力母鼠的NAc中调节多巴胺和抑郁样行为。确定我们的怀孕压力模型是否影响阿立普雷诺醇酮水平对于未来研究其对PPD治疗效果的神经免疫机制至关重要。

我们的主要目标是评估怀孕压力对母体神经免疫系统的影响。由于我们的压力模型是一种系统性干扰，我们评估了在怀孕期间暴露于压力或对照处理的母鼠外周的促炎细胞因子IL1β、TNFα和IL6。我们没有发现这些细胞因子的水平因压力暴露而改变，但观察到在产褥期不同时间点上IL1β和TNFα水平的变化，这与之前关于新妈妈外周炎症标志物波动的研究一致。更广泛的细胞因子信号分析可能在评估怀孕压力对外周免疫系统的影响方面更有效，而不仅仅依赖于这三种细胞因子。此外，可能并不存在明显的促炎表型，而是存在广泛的免疫失调或抗炎反应，这与现有临床文献中关于PPD母亲的描述相符。例如，外周促炎与抗炎细胞因子的比例已被证明是PPD症状发展的显著预测因子。在怀孕晚期收集的血浆中，40种促炎和抗炎标志物在后来发展为PPD的母亲中有所减少。啮齿类动物研究表明，表现出抑郁样产后行为的压力母鼠在外周血中表现出促炎和抗炎细胞因子水平的增加。结合人类和动物模型的研究，促炎与抗炎介质之间的相对平衡可能在介导PPD发作中起着重要作用。未来的研究需要更全面地了解怀孕压力对外周免疫信号的影响。

我们的中心免疫分析集中在NAc，这是一个在调节情绪和母性照顾方面至关重要的脑区。在NAc中，压力母鼠的Iba1+小胶质细胞面积标记在怀孕晚期和产后时间点均显著增加。由于没有小胶质细胞数量的变化，这种面积标记的增加归因于压力母鼠的小胶质细胞体积增加和分支复杂度降低。除了压力的影响，微胶质细胞数量和百分比面积在产后第8天比怀孕晚期低，而对照组母鼠的小胶质细胞体积在产后第8天比怀孕晚期增加。GFAP+星形胶质细胞数量和面积标记在两个产褥期时间点均因压力而增加，尽管标记的强度在时间点上没有变化。总的来说，这些结果提供了关于产褥期NAc壳部神经免疫改变的新见解，并表明在压力母鼠中，尽管外周免疫反应未受影响，但存在中心炎症表型。我们还对未怀孕的成年雌鼠进行了相同的小胶质细胞和星形胶质细胞分析，发现压力对这些标记没有影响，这表明观察到的变化是怀孕期间压力特异性的，而不是慢性不可预测的轻度压力的一般效应。

尽管CD68吞噬体标记未发生变化，这通常在小胶质细胞激活时上调，但我们的Nanostring实验表明，Fcrls（一种在稳态小胶质细胞中表达的基因）在两个时间点均显著下调，这表明压力母鼠的小胶质细胞激活程度在产褥期时间点上有所增加。虽然我们在这里展示的增加的小胶质细胞和星形胶质细胞标记通常与反应性表型相关，但Nanostring面板显示了在两个时间点上促炎和抗炎介质的减少。这些结果表明，无论神经免疫环境的改变方向如何，任何对典型神经免疫环境的干扰都可能在介导PPD发作中起重要作用。此外，由于Nanostring分析是在整个NAc组织中进行的，因此没有区分细胞类型。小胶质细胞、星形胶质细胞、神经元和内皮细胞都表达炎症介质及其受体，因此它们可能共同影响我们观察到的效果。进一步研究压力如何通过特定的NAc壳部或其他与母性行为和情绪调控相关的大脑区域的神经免疫改变来影响母脑功能，是未来研究的重要目标。

通过吞噬分析，我们评估了小胶质细胞是否通过吞噬突触标记来影响压力母鼠的大脑突触变化。怀孕压力没有影响小胶质细胞对前突触VGLUT1的吞噬。我们在qPCR数据中看到VGLUT1转录本减少的同时，评估了蛋白质吞噬情况，因此可能在不同的时间点分析蛋白质水平和吞噬情况会发现差异。压力对后突触蛋白PSD95的吞噬也没有影响。然而，产后NAc壳部的PSD95总标记增加，而此时小胶质细胞吞噬的标记点减少。虽然小胶质细胞在其他高可塑性时期如神经发育中被证明可以重塑树突棘，但这是首次发现小胶质细胞在正常母性脑中对突触元素进行重塑的证据。尽管这是一个令人兴奋且新颖的发现，但小胶质细胞在压力母鼠中如何通过这种改变影响周围环境的问题仍然没有答案。可能是由于怀孕压力，小胶质细胞对其他突触成分进行不同的重塑，例如多巴胺能突触或受体，如我们之前发现的多巴胺受体2的减少。另一种可能是怀孕压力改变了小胶质细胞的分泌功能，而不是吞噬功能，例如改变神经营养信号，从而影响树突棘密度。其他未在此研究中探讨的可能性包括压力是否通过诱导星形胶质细胞吞噬活动来促进突触丧失，或者星形胶质细胞是否通过改变谷氨酸能活动来调节树突棘动力学。进一步了解怀孕压力如何通过小胶质细胞和星形胶质细胞的单独或共同作用影响NAc至关重要。

当前研究显示怀孕压力对NAc有显著影响。尽管NAc在更大的母性脑网络中起着关键作用，但进一步评估怀孕压力对其他大脑区域神经免疫活动的影响对于理解NAc变化的整体影响是必要的。我们之前已经报告过怀孕压力在产后期间会导致其他大脑区域的结构变化，包括前额叶皮层和基底外侧杏仁核。这些区域在产褥期也表现出正常的微胶质细胞变化，这可能也会因压力而受到干扰。确定压力对神经免疫改变的区域特异性对于理解这些改变如何影响母脑功能和行为至关重要。值得注意的是，我们已经证明了当前使用的怀孕压力模型会产生PPD样行为表型。然而，我们在这项研究中并未进行行为分析。未来的研究应复制这些发现，并结合行为相关指标进行分析。

综上所述，这些研究显示怀孕压力在啮齿类动物的NAc中引发了一系列突触、激素和免疫变化。未来的工作需要确定这些因怀孕压力而受影响的因素之间的因果关系，以及它们在压力诱导的情绪障碍和母性行为中断中的作用。这些研究为进一步理解产褥期扰动后神经免疫改变及其在PPD中的作用提供了重要的基础。解析PPD的机制对于开发支持母亲心理健康和照顾行为的治疗方法至关重要。