早期产后 S - 氯胺酮暴露影响小鼠社交能力，揭示潜在干预靶点

为探究早期产后 S - 氯胺酮暴露对神经发育影响，研究发现其致小鼠青春期社交缺陷，下调 Arg1 可改善。

　　在医学领域，麻醉对婴幼儿神经发育的影响一直是备受关注的热点话题。每年，全球约有 150 万婴幼儿需要在全身麻醉下接受手术治疗，但早期产后接触全身麻醉剂对神经认知发育的长期影响却充满争议。大规模多中心临床研究显示，3 岁前接受短期全身麻醉的儿童和青少年，其一般智商（IQ）并无明显差异。然而，家长和护理人员却观察到孩子在社交能力和执行功能方面有所改变。与此同时，临床前研究，尤其是非人灵长类动物实验表明，早期接触挥发性麻醉剂可能导致亲密社交行为缺陷和树突发育异常，即便学习和记忆能力没有明显下降。这些现象暗示，社交认知可能对全身麻醉更为敏感，而现有诊断工具的低敏感性或许掩盖了麻醉对神经发育的影响。

为了深入探究这一复杂的问题，第四军医大学的研究人员展开了一项全面而深入的研究。该研究成果发表在《Molecular Psychiatry》杂志上，为我们理解早期产后 S - 氯胺酮暴露对神经发育的影响提供了新的视角和重要依据。

研究人员采用了多种先进的技术方法来开展此项研究。在动物实验方面，选用 C57BL/6 J（C57）小鼠和 Cx3cr1-CreER 小鼠，在严格控制的环境中进行饲养。通过给出生 7 天（P7）的小鼠腹腔注射 S - 氯胺酮或生理盐水，模拟早期产后麻醉暴露。行为测试则利用基于深度学习算法的行为分析工具箱，如 Social Behavioral Atlas（SBeA）等，对小鼠的自发行为和社交能力进行精确量化分析。同时，结合组织透明化、转录组学、蛋白质组学、电生理学以及免疫荧光等技术，从多个层面深入探究 S - 氯胺酮暴露对小胶质细胞突触修剪、树突结构发育和突触神经传递的影响。

研究结果显示，早期产后 S - 氯胺酮暴露会对小鼠的行为产生显著影响。在行为学测试中，与对照组相比，S - 氯胺酮暴露的小鼠在自发行为上表现出探索行为减少（如踏步和嗅探），但跳跃、起身（高和低）和自我梳理行为增加。在三室社交范式实验中，对照组小鼠对陌生小鼠所在的房间表现出明显偏好，而 S - 氯胺酮暴露的小鼠对侧室缺乏兴趣，在社交记忆测试中也无法区分陌生和熟悉的小鼠。此外，S - 氯胺酮暴露的小鼠在直接社交互动中的社交探索时间和社交记忆指数均显著降低。这些结果表明，早期产后 S - 氯胺酮暴露可导致小鼠青春期社交缺陷，并伴有自发行为异常。进一步研究发现，S - 氯胺酮暴露会破坏树突结构并过度激活兴奋性突触传递。通过 Golgi 染色发现，S - 氯胺酮暴露的小鼠前额叶皮层（PFC）锥体神经元的基底树突复杂性增加，但树突棘密度降低，且不成熟棘的比例升高。电生理记录显示，S - 氯胺酮暴露的小鼠 PFC 锥体神经元的自发兴奋性突触后电流（sEPSC）频率和幅度显著增加，而抑制性突触后电流（sIPSC）无明显变化。在海马 CA2 区域也观察到类似的树突结构和突触传递异常。这表明 S - 氯胺酮暴露会影响神经元的形态和功能，进而影响社交行为。

研究还发现，S - 氯胺酮暴露会激活小胶质细胞并增强突触修剪。在 PFC 和海马 CA2 区域，S - 氯胺酮暴露的小鼠小胶质细胞形态发生明显变化，如胞体增大、分支减少和突起缩短。免疫染色结果显示，S - 氯胺酮暴露的小鼠 PFC 中 CD68（吞噬溶酶体小胶质细胞标记物）和 PSD95（突触后标记物）的共定位增加，表明小胶质细胞对兴奋性突触的吞噬作用增强。此外，S - 氯胺酮暴露还会改变小胶质细胞相关受体的 mRNA 水平，进一步证实了小胶质细胞在 S - 氯胺酮诱导的神经发育异常中的重要作用。深入探究其机制，发现 S - 氯胺酮暴露直接激活了 PFC 中小胶质细胞的 Stat1-Arg1 通路。RNA 测序和生物信息学分析显示，S - 氯胺酮暴露后，小胶质细胞中数百个基因表达发生变化，其中与精氨酸生物合成相关的基因（如 Arg1）和 Stat1 密切相关。通过 ChIP 实验证实 Stat1 是 Arg1 的转录因子，并且在体外共培养实验中发现，S - 氯胺酮暴露会增加小胶质细胞中 Arg1、CD11b 和 CD18 的 mRNA 水平。这表明 Arg1 信号通路参与了 S - 氯胺酮诱导的小胶质细胞激活和突触修剪增强。

为了验证 Arg1 信号通路在 S - 氯胺酮诱导的异常中的作用，研究人员通过下调 Arg1 表达和给予 Arg1 选择性抑制剂 nor-NOHA 进行干预。结果显示，下调 Arg1 表达可显著抑制 S - 氯胺酮诱导的小胶质细胞过度激活，减少突触修剪，恢复树突结构和社会行为。同样，给予 nor-NOHA 也能逆转 S - 氯胺酮诱导的神经元形态异常，改善社会行为。这表明靶向 Arg1 信号通路可能是预防和治疗 S - 氯胺酮诱导的神经发育异常的潜在策略。

综合研究结论和讨论部分，该研究明确了早期产后 S - 氯胺酮暴露会导致小鼠青春期社交认知障碍，这种障碍是由 PFC 中过度的小胶质细胞突触修剪介导的，进而损害了兴奋性突触传递。小胶质细胞中 Arg1 的上调在这一过程中起到了关键作用，特异性下调 Arg1 或使用 nor-NOHA 预处理可以限制小胶质细胞的过度激活，抑制突触修剪，恢复神经元树突的正常结构和社会行为。这一研究结果为理解全身麻醉对神经发育的影响提供了重要的理论依据，也为预防和治疗与麻醉相关的神经发育异常，如自闭症谱系障碍（ASD）等，提供了潜在的干预靶点。然而，需要注意的是，小鼠和人类的社会行为存在差异，在将这些研究结果应用于人类时，需要进一步考虑种间差异。未来的研究可以在此基础上，进一步深入探究相关机制，并开展临床试验，验证这些干预策略在人类中的有效性和安全性。