caffeine处理过的免疫细胞对抑郁症的影响

1.简介
抑郁症是世界范围内的一种常见疾病，大约有2.8亿人患有抑郁症。压力，尤其是慢性压力，被发现与抑郁症的发展密切相关。在由慢性心理压力引起的抑郁症中，认知能力下降是由大脑中的神经炎症和神经退行性变化引起的。后者主要在海马体中观察到。海马体是大脑中与抑郁症相关的一个关键解剖区域。海马神经元的缺失可能是抑郁症的原因之一；它影响海马网络的完整性，减弱海马的限制作用。

有足够的数据表明，免疫细胞及其释放细胞因子在压力和抑郁中的重要作用。大多数精神活性药物对神经系统和免疫系统的细胞都产生单向作用，这表明行为障碍的免疫疗法是基于自体免疫细胞的治疗，其中功能活性通过精神活性药物在体外调节。最近的动物研究表明，前脑神经元中的腺苷A2A受体（A2AR）可能是caffeine作用的靶点，以抑制慢性应激引发的行为、电生理和神经化学改变。caffeine及其与神经保护相关的分子靶标（A2AR）已被证明可以调节大脑中BDNF的水平。许多报告表明，caffeine除了具有精神活性外，还发挥着免疫调节作用，通过调节免疫细胞的功能活性来影响先天和适应性免疫反应。特别是，caffeine最常被报道为炎症反应的负调节因子，一方面它抑制受体介导的免疫细胞分泌促炎细胞因子，如TNF-α、IL-6、IL-1β、IL-12，另一方面增加抗炎细胞因子（IL-10）的分泌。caffeine和A2AR也被证明可以控制小胶质细胞释放细胞因子和小胶质细胞中BDNF的成熟。

我们之前已经发现，移植具有caffeine在体外调节的功能活性免疫细胞可以缓解慢性社会压力诱导的抑郁样状态的许多症状，包括行为表型的恢复。后者包括在强迫游泳测试中减少快感缺乏、刺激探索行为和运动活动。如上所述，海马神经退行性变被认为是抑郁症认知障碍的发病机制之一。考虑到上述问题，本研究的目的是评估体外用caffeine处理的免疫细胞移植后抑郁样受体的海马神经形态以及多种细胞因子和脑源性神经营养因子（BDNF）的含量。

2.研究方法
使用3–3.5个月大的雄性小鼠（CBA×C57BL/6）F1，体重25–30 g，将这些动物以每笼10只为一组的方式安置。（CBA×C57BL/6）F1的雄性小鼠由具有主动和被动行为类型的动物组成。我们进行了野外试验，选择了对压力抵抗力低的被动行为小鼠。被动小鼠（n=42）在20天内与攻击性的痛苦互动中反复失败，从而形成抑郁样状态。使用诺达思的动物运动轨迹跟踪系统在强迫游泳测试、旷场和十字迷宫中进行测试。将抑郁样小鼠分离到单独的笼子中以避免痛苦的相互作用，并用取自同基因抑郁样小鼠的脾细胞移植。用于移植的细胞在体外用caffeine预培养25分钟。通过对受体行为模式的初步测试，确定了用于细胞治疗的最佳caffeine剂量。将脾细胞以每只小鼠0.3毫升生理盐水中15×10⁶个细胞的浓度静脉注射。在受体的对照组中，除了存在caffeine之外，在类似的实验条件下进行脾细胞的制备和移植。在caffeine处理的同基因脾细胞移植后48小时，收集全脑样品。计算海马CA1或CA3区（AOI大小：88502μm²）中被Nissl染色细胞占据的感兴趣区域（AOI）的百分比。测定受体脑海马裂解物中BDNF的水平和对抑郁细胞因子（IL-1β、IL-4、IL-6、INF-γ、TNFα、IL-10）的发病意义。

3.结果
CA1和CA3海马区的神经元丢失被认为是抑郁症的发病机制之一。本研究中，在用caffeine预培养的同基因脾细胞移植后，抑郁样受体的海马体这些区域的神经元密度显著增加（图1）。在这里，用Nissl染色法评估了成熟神经元的数量。我们认为这是由于脾细胞对新生和成熟神经元的神经作用和存活的潜在影响。新生神经元功能整合到海马网络中，整个神经发生周期至少需要35-45天。

图1

神经营养因子在大脑神经元的发育、分化、突触发生和存活以及它们对外部影响的适应过程中发挥着重要作用。BDNF（mRNA转录物和蛋白质）是脑神经营养因子中的代表。BDNF代谢、转运或信号传递的遗传和表观遗传学调节紊乱被认为会导致许多神经和精神疾病的发展，包括焦虑和严重抑郁障碍。

我们研究了抑郁样受体海马中BDNF的定量含量以及一些对抑郁样状态细胞因子的发病意义。移植caffeine处理的脾细胞后，同基因抑郁样受体的海马结构变化伴随着海马BDNF水平的升高（对照组和实验组受体分别为347.5±102.8 pg/ml和587.9±96.7 pg/ml；p<0.05）。同时，海马中细胞因子含量也存在显著差异。促炎细胞因子IL-1β、IL-6、INF-γ和TNF-α的水平降低，抗炎细胞因子IL-10和IL-4增加。结果表明，抑郁样受体的神经炎症减少（图2）。

图2

在抑郁症中，促炎细胞因子会改变大脑中的神经化学平衡。动物实验有力地表明，外周炎症刺激会引起小胶质细胞活化。细胞因子和小胶质细胞可能参与应激反应。促炎细胞因子降低BDNF的水平，并可通过与BDNF结合受体（TrkB受体）的相互作用对神经发生和神经可塑性产生不利影响。

4.结论
本研究表明，将体外用caffeine处理的免疫细胞移植给抑郁样受体可增加海马神经元的密度、升高BDNF水平，并调节许多细胞因子水平，使海马中的促炎细胞因子（IL-1β、INF-γ和TNF-α）含量降低，抗炎细胞因子（IL-0和IL-4）增加。结果表明，该过程促进了成熟和新生神经元的存活和/或在神经发生的晚期刺激新生神经元。由于海马神经再生、BDNF和促炎细胞因子水平被视为治疗抑郁障碍的靶点，移植体外caffeine处理的免疫细胞可被认为是一种很有前途的抑郁症病因治疗方法。


参考文献
Markova, Evgeniya V., et al. "Structural and functional characteristics of the hippocampus in depressive-like recipients after transplantation of in vitro caffeine-modulated immune cells." Neuroscience letters 786 (2022): 136790.

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