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为探究 15q13.3 微缺失(MD)与神经免疫反应关系,研究人员以 Df (h15q13)/+ 小鼠为模型,用脂多糖(LPS)或聚肌胞苷酸(Poly (I:C))进行外周免疫挑战。结果发现多种免疫调节因子表达变化,这表明 MD 小鼠神经炎症反应增强,对理解相关神经疾病发病机制有重要意义。
在神经科学与医学领域,癫痫等神经发育障碍性疾病一直是困扰科学界的难题。其中,15q13.3 微缺失(MD)作为已知最强的全身性癫痫遗传风险因素,备受关注。这个位于人类 15 号染色体长臂 13.3 位置的 1.5Mb 微缺失,涵盖了六个基因,尤其是 CHRNA7 基因,它编码的 α7烟碱型乙酰胆碱受体(α7nAChR)不仅在神经元兴奋性和突触传递中扮演重要角色,还参与免疫系统调节。然而,目前对于 15q13.3 MD 如何影响神经免疫反应,以及在癫痫等疾病发生发展中的具体机制,仍存在诸多未知。为了深入了解这些问题,来自国外(文中未明确具体机构名称,仅知实验在德克萨斯 A&M 大学进行相关动物实验)的研究人员开展了一项极具意义的研究。该研究成果发表在《Cytokine》杂志上,为揭示 15q13.3 MD 相关神经疾病的发病机制带来了新的曙光。
研究人员采用了一种模拟人类 15q13.3 MD 的半合子小鼠模型(Df (h15q13)/+),该模型能够重现人类 15q13.3 缺失综合征(DS)的一些行为和生理缺陷,具有较高的临床相关性。研究的主要技术方法包括:首先,对实验小鼠进行分组,设立野生型(WT)和半合子缺失(Het)小鼠实验组;然后,通过腹腔注射脂多糖(LPS,0.1mg/kg)或聚肌胞苷酸(Poly (I:C),5mg/kg)对小鼠进行外周免疫挑战;在注射 3 小时后,收集小鼠海马组织,提取 mRNA 并制备 cDNA,最后利用定量聚合酶链反应(qPCR)技术检测相关基因的表达水平 。
LPS 和 Poly (I:C) 诱导 CXCL2 和 CXCL10 的表达
CXCL2(又称巨噬细胞炎性蛋白 2-α、生长调节蛋白 β 和生长调节致癌基因 - 2)属于 C-X-C 趋化因子家族,其 mRNA 表达主要受 NF-κB 调控。研究发现,在海马中,WT 和 Het 小鼠的 CXCL2 基础表达水平相似。但在 LPS 和 Poly (I:C) 刺激后,CXCL2 表达显著上调,最高可达 200 倍。并且,LPS 刺激下,CXCL2 的表达存在基因型 × 处理的相互作用。这表明不同基因型小鼠对 LPS 刺激下 CXCL2 表达的调控存在差异。
CXCL10 同样在 LPS 和 Poly (I:C) 刺激后显著上调,最高可达 600 倍。值得注意的是,低剂量的 Poly (I:C) 就能使 CXCL10 大幅上调。由于 CXCL10 可通过激活神经元 CXCR3 导致神经元兴奋性增加,这意味着即使是无症状的病毒感染(模拟 Poly (I:C) 的刺激)也可能增加癫痫易感性。
其他免疫相关靶点的变化
LPS 和 Poly (I:C) 刺激后,Toll 样受体(TLR)2、TLR4、高迁移率族蛋白 B1(HMGB1)和补体 C3 的表达增加,且二者诱导的增加幅度在统计学上相似。不过,Poly (I:C) 对间隙连接蛋白连接蛋白 43(GJA1)、TLR3、补体 C1qA 和巨噬细胞受体含胶原结构域(MARCO)的表达影响更强。其中,TLR3 是唯一一个在 Poly (I:C) 刺激后表达显著下调的靶点。此外,TLR3、TLR4、HMGB1 和 C1qA 的表达存在基因型 × 处理的相互作用。这一系列结果表明,不同的免疫刺激物对多种免疫相关靶点的表达影响不同,且基因型在其中起到了调节作用。
研究表明,携带与人类 15q13.3 MD 同源缺失的小鼠,在经历外周免疫挑战时,神经免疫反应增强,多种参与神经元兴奋性调节的炎症介质表达上调。这一发现对于理解 15q13.3 MD 相关神经疾病,尤其是癫痫的发病机制具有重要意义。它提示我们,即使是轻微的外周免疫刺激,也可能通过增强神经炎症反应,增加神经元兴奋性,进而诱发癫痫发作,特别是对于携带 15q13.3 MD 的高癫痫易感性个体。同时,研究中发现的多种基因靶点的变化以及基因型与处理的相互作用,为后续开发针对 15q13.3 MD 相关疾病的精准治疗策略提供了潜在的靶点和理论依据。不过,目前研究仍存在一定局限性,未来还需要进一步深入探究这些免疫调节因子之间的复杂相互作用,以及如何针对这些机制进行有效的干预,从而为相关神经疾病的治疗带来新的突破。