结果
社交失败诱导的中枢神经系统重复c-Fos激活是β肾上腺素能受体依赖性的
重复的社交失败促进了随机红CD-1和近交C57BL/6小鼠的焦虑行为(Kinsey等人,2007年). 为了了解社交失败在中枢神经系统中是如何解释的,在与恐惧和威胁评估相关的几个脑区测定了c-Fos免疫反应,包括前额叶皮层(PFC)、外侧隔(LS)、终纹床核(BNST)、下丘脑室旁核(PVN)、内侧杏仁核(MeA)和海马(HPC)(Kollack-Walker等人,1997年;Martinez等人,2002年;科瓦奇,2008年). 在第一个实验中,C57BL/6小鼠经历了一到三个社交失败周期,并测定了c-Fos染色。社交失败周期的数量是显著的,因为至少需要三次重复暴露才能引起外周CD11b的糖皮质激素抵抗+单元格(Avitsur等人,2002年). PFC中c-Fos染色的代表性图像如所示一.B类研究表明,一个和三个社交失败周期增加了大脑中c-Fos阳性细胞的数量(主要是压力的影响;F类(2,69)= 61.58,第页<0.0001)以脑区域依赖的方式(压力×区域相互作用;F类(10,69)= 3.95,第页< 0.0005). 例如,社交失败的一个和三个周期显著增加了PFC中的c-Fos染色(第页<0.0001),LS(第页<0.002),BNST(第页<0.02),PVN(第页<0.005)和MeA(第页< 0.0001).
社交失败诱导的中枢神经系统c-Fos反复激活是β肾上腺素能依赖性的。雄性C57BL/6小鼠接受一个或三个周期的SDR,在最后一个周期后立即收集大脑,并在PFC、LS、BNST、PVN、MeA和HPC中检测c-Fos染色。一,显示了前额叶皮层(20×)c-Fos染色的代表性图片。B类,c-Fos阳性细胞的平均数量。C类,D类在一项相关研究中,在六个社交失败周期的每一个周期之前,向雄性C57BL/6小鼠皮下注射赋形剂或普萘洛尔(10 mg/kg)。在第六个社会干扰周期后立即收集大脑,并如上所述测定c-Fos染色。C类,显示了前额叶皮层(20×)c-Fos染色的代表性图片。D类,c-Fos阳性细胞的平均数量。误差条代表平均值±SEM(n个= 6–8). 不同字母(a、b或c)的平均值有显著差异(第页<0.05)。
因为这些大脑区域与儿茶酚胺能通路相结合(Ulrich-Lai和Herman,2009年)接下来,我们检查了非选择性β-肾上腺素能受体拮抗剂普萘洛尔阻止反复社交失败诱导的c-Fos表达的程度。尽管,一和B类显示,在一个和三个社交失败周期后,c-Fos表达增强,在这些普萘洛尔研究中选择了六个社交失败的周期,因为六个周期促进外周CD11b的GC-抵抗+细胞并诱导长时间焦虑样行为(Avitsur等人,2002年;Kinsey等人,2007年). 在这些研究中,在六个社交失败周期的每一个周期之前,给C57BL/6小鼠注射载体或普萘洛尔,并在第六个社交挫折周期之后立即收集大脑。PFC中c-Fos染色的代表性图像如所示C类.英寸D类图中显示了每个脑区c-Fos阳性细胞的平均数量。方差分析显示,反复的社交失败增强了大脑中的c-Fos染色(压力、,F类(1,154)= 22.38,第页<0.0001),这种增加取决于大脑区域(F类(5,154)= 1.98,第页= 0.09).后hoc分析表明,重复的社交失败增加了PFC中的c-Fos染色(第页<0.002),LS(第页<0.002),PVN(第页<0.0001)和MeA(第页< 0.0001). 在所检查的区域中,反复社会失败后,PVN和MeA的c-Fos水平最高,但HPC和BNST的c-Fos水平没有变化。此外,普萘洛尔预处理阻止了应激诱导的c-Fos(应激×普萘洛耳相互作用,F类(1,154)= 22.8,第页<0.0001)在PFC中检测到(第页=0.07),LS(第页=0.08),PVN(第页<0.0001)和MeA(第页< 0.0001). 总的来说,这些数据表明,社交失败促进了大脑中独特的c-Fos激活模式,而这种激活模式被β-肾上腺素能受体拮抗剂预处理所阻断。
β-肾上腺素能受体拮抗剂可防止反复社交失败诱导的焦虑样行为
由于用普萘洛尔阻断β-肾上腺素能受体可降低c-Fos的激活,因此研究了普萘洛耳对反复社交失败诱导的焦虑样行为的影响。C57BL/6小鼠在社交失败的每个周期之前服用普萘洛尔,并在社交失败第六个周期14小时后测定光/暗偏好。之所以选择这个时间点,是因为此时在CD-1和C57BL/6小鼠中检测到重复的社交失败诱导的焦虑样行为(Kinsey等人,2007年,2008).一显示了亮/暗偏好范式中小鼠的典型运动图。与HCC小鼠(35.2±6.4 s)相比,遭受多次社会性失败的小鼠进入试验装置黑暗区的速度更快(17.2±4.9 s)(主要是应激效应,F类(1,45)= 4.37,第页< 0.05) (B类).C类表明,反复的社会失败导致了在黑暗地带所花时间的显著增加(压力的主要影响,F类(1,45)= 11.55,第页< 0.002). 此外,用普萘洛尔对小鼠进行预处理后,随着进入暗区时间的增加,焦虑样行为减少(普萘洛耳的主要作用是,F类(1,45)= 5.39,第页< 0.03) (B类)并减少了在黑暗区的总时间(普萘洛尔的主要作用,F类(1,45)= 7.26,第页< 0.002) (C类). 值得注意的是,普萘洛尔单独治疗有助于降低肝癌小鼠的基线焦虑水平(第页= 0.10).
反复普萘洛尔预处理阻断了反复社交失败诱导的焦虑样行为。雄性C57BL/6小鼠在SDR的六个周期中的每一个周期之前皮下注射载体或普萘洛尔(10mg/kg)。在第六次社交失败后14小时,确定了对光/暗的偏好。一,光明/黑暗测试范式中使用的小鼠的代表性运动路径。B类,进入暗区的平均时间。C类,在黑暗区的平均时间。条形代表平均值±SEM(n个= 10–16). 按照上述方法处理小鼠。D类,E类,脾脏重量(D类)和血浆IL-6水平(E类)已确定。条形代表平均值±SEM(n个= 9). 不同字母(a或b)的平均值有显著差异(第页<0.05)。
在促进焦虑行为的同时,反复的社交失败会增加脾脏重量(即脾肿大)(Avitsur等人,2003年)、血浆IL-6水平(Stark等人,2001年,2002)和皮质酮水平(Avitsur等人,2001年). 这些变化被用来衡量对反复社会失败反应的稳健性。每次社交失败后,皮质酮显著增加;然而,在第六次社交失败后14小时,皮质酮水平恢复到基线水平(数据未显示)。因此,在第六次社交失败14小时后测定脾脏重量和血浆IL-6水平。不出所料,社交失败增加了脾脏重量(压力的主要影响,F类(1,56)= 9.74,第页< 0.003) (D类)普萘洛尔预处理(应激×普萘洛耳相互作用,F类(1,56)= 7.24,第页< 0.01).E类显示了应激和普萘洛尔在IL-6水平上的类似相互作用。反复社交失败后,血浆IL-6升高(压力的主要影响,F类(1,35)= 7.72,第页<0.01),并通过普萘洛尔预处理(应激×普萘洛耳相互作用,F类(1,35)= 9.53第页< 0.005). 总之,这些数据表明,普萘洛尔预处理阻止了C57BL/6小鼠反复社交失败诱导的脾肿大,降低了血浆IL-6水平的升高,并使焦虑样行为恢复到基线水平。
反复的社会失败增加了CD11b的百分比+/CD45型高的/赖氨酸6C高的中枢神经系统中的巨噬细胞
先前的研究表明,反复的社会失败显著改变了髓源性CD11b的表型+外周细胞(如巨噬细胞、树突状细胞和中性粒细胞)(Bailey等人,2009年;Powell等人,2009年;Curry等人,2010年)并增加了从骨髓到脾和肺的运输倾向(Engler等人,2004年;Kinsey等人,2008年;Curry等人,2010年). 因此,我们接下来试图确定CD11b的程度+反复的社会失败改变了中枢神经系统的细胞。在这些实验中,小鼠在每次社交失败之前都会服用载体或普萘洛尔。社交失败最后一个周期后14小时,采用Percoll密度梯度法收集小胶质细胞和巨噬细胞。一显示了每个实验条件下CD11b和CD45染色的代表性双变量点图;小胶质细胞(CD11b+/CD45型低的)和巨噬细胞(CD11b+/CD45型高的)根据CD45表达进行区分(Nair等人,2007年).B类表明反复社会失败后巨噬细胞的百分比增加(压力的主要影响,F类(1,80)= 31.10,第页< 0.0001). 例如,巨噬细胞的近似百分比从HCC载剂小鼠的2.44%增加到社会干扰应激(SDR)载剂小鼠中的7.36%(一,B类). 此外,反复社交失败后巨噬细胞的增加被普萘洛尔预处理(应激×普萘洛耳相互作用,F类(1,80)= 7.37,第页< 0.008).
反复的社会失败增加了CD11b的百分比+/CD45型高的/赖氨酸6C高的中枢神经系统中的巨噬细胞。在每六个SDR周期之前,将载体或普萘洛尔(10 mg/kg)皮下注射到雄性C57BL/6小鼠。在第六次社交失败后14小时收集大脑CD11b+通过Percoll梯度分离富集细胞,并通过流式细胞术测定CD11b、CD45和Ly6C的表达水平。一,CD11b/CD45染色的代表性双变量点图。B类,CD11b的平均数量+/CD45型高的巨噬细胞(n个= 10).C类,Ly6C/CD45染色的代表性双变量点图。D类,CD11b的平均数量+/CD45型高的/赖氨酸6C高的检测到巨噬细胞(n个= 5). 条形代表平均值±SEM。不同字母(a或b)的平均值有显著差异(第页<0.05)。E类在一项相关的研究中,小鼠遭受了反复的社会失败,一半的小鼠在收集大脑进行流式细胞术分析之前进行了灌注(n个= 6). 条形代表平均值±SEM。不同字母(a或b)的平均值有显著差异(第页<0.05)。APC,别藻蓝蛋白;PerCP,周苷叶绿素蛋白。
因为巨噬细胞向中枢神经系统的转运与Ly6C的表达增加有关(Mildner等人,2007年)在多次社会失败后测定Ly6C水平。C类显示Ly6C和CD45染色的代表性双变量点图。Ly6C的百分比高的与所有其他治疗组相比,SDR载体小鼠的巨噬细胞显著增加(第页< 0.02) (D类). 此外,普萘洛尔预处理阻止了Ly6C百分比的增加高的反复社交失败后中枢神经系统中的巨噬细胞(普萘洛尔的主要作用,F类(1,26)= 10.21,第页< 0.004) (D类). 值得注意的是,反复的社会失败并没有增加小胶质细胞上Ly6C的表达(C类).
确保CNS巨噬细胞数量增加不会因CD11b的存在而混淆+在中枢神经系统血管系统中循环的单核细胞是一种小鼠亚群,在第六次社交失败后14小时,对其进行反复社交失败,并经心灌注无菌PBS。收集小胶质细胞和巨噬细胞进行流式细胞术分析。E类表明反复的社交失败增加了中枢神经系统中巨噬细胞的百分比,而这种增加不受灌注的影响(应激的主要影响,F类(1,15)= 19.01,第页< 0.0006; 灌注的效果,F类(1,18)= 1.05,第页< 0.33). 总之,这些数据表明,反复的社会失败增加了Ly6C的百分比高的向中枢神经系统输送的巨噬细胞。
反复社交失败后小胶质细胞和CNS巨噬细胞表面炎症标记物的蛋白表达增加
进一步描述小胶质细胞(CD45)的特征低的)和CNS巨噬细胞(CD45高的)在多次社交失败后,对这些细胞进行了几种与炎症相关的表面标记物的分析。在第六次社交失败14小时后,测定与先天免疫相关的两个标记CD14和TLR4的表面表达,以及与抗原呈递相关的两种标记MHC-II和CD86的表面表达。一显示了小胶质细胞和巨噬细胞CD11b和CD14染色的典型双变量点图。,B–D类,表明反复的社会失败增加了CD14的百分比+(F类(1,17)= 29.56,第页< 0.0001) (B类),TLR4级+(F类(1,17)= 33.83,第页< 0.001) (C类)和CD86+(F类(1,16)= 26.32,第页< 0.0001) (D类)小胶质细胞。此外,反复的社会失败也提高了CD14的百分比+(F类(1,16)= 22.98,第页< 0.0002) (B类)和CD86+(F类(1,16)= 15.77,第页< 0.002) (D类)巨噬细胞。然而,反复社交失败后,巨噬细胞TLR4的表达没有显著增强(C类). 此外,反复的社会失败并不影响小胶质细胞或巨噬细胞上MHC-II的表达(E类). 这些数据表明,反复的社交失败会增加小胶质细胞和CNS巨噬细胞的炎症特征。
反复社交失败后,小胶质细胞和CNS巨噬细胞上炎症标记物的表面表达增加。雄性C57BL/6小鼠接受六个SDR循环。在第六次社交失败后14小时收集大脑CD11b+通过Percoll梯度分离富集细胞,并测定CD11b、CD45、CD14、TLR4和CD86的表达水平。细胞在小胶质细胞上门控(CD45低的)或巨噬细胞(CD45高的).一,显示了CD11b/CD14的代表性双变量点图。B–E类,CD14阳性细胞的平均百分比(B类),TLR4级(C类),CD86(D类)和MHC-II(E类)如图所示。条形代表平均值±SEM(n个= 9). 星号表示细胞类型内的HCC和SDR显著不同(第页<0.05)。在一项单独但相关的研究中,雄性C57BL/6小鼠在六个社交失败周期的每一个周期之前,皮下注射赋形剂或普萘洛尔(10 mg/kg)。在第六次社交失败后14小时收集大脑,如上所述测定CD11b、CD45和CD14水平。F类,G公司代表性双变量点图和CD14阳性细胞的平均百分比。条形代表平均值±SEM(n个= 10–12). 不同字母(a、b或c)的平均值有显著差异(第页<0.05)。APC,别藻蓝蛋白;异硫氰酸荧光素。
在一项相关实验中,用溶媒或普萘洛尔对小鼠进行预处理,然后进行六次社交失败。在小胶质细胞上测定CD14的细胞表面表达。CD11b/CD14染色的代表性双变量点图如所示F类.与上述实验一致(B类),反复的社会失败增加了CD14的百分比+小胶质细胞(压力的主要影响,F类(1,44)= 5.20,第页< 0.03). 用普萘洛尔预处理(应力×普萘洛耳相互作用,F类(1,44)= 4.29,第页< 0.05) (G公司). 这些数据表明,反复的社交失败导致炎症蛋白表达的变化在一定程度上是由β肾上腺素能途径介导的。
普萘洛尔阻止了反复社交失败诱导的活化小胶质细胞形态
因为在反复的社会失败后,小胶质细胞表面检测到了几种炎症标志物(),使用抗Iba-1抗体在PFC、MeA、PVN和HPC中测定小胶质细胞形态的改变。Iba-1用于区分与小胶质细胞活化相关的形态学变化(Imai和Kohsaka,2002年).一,我和ii(ii),分别显示了HCC和SDR小鼠的MeA中Iba-1的代表性荧光染色。这些图像表明,HCC小鼠的小胶质细胞具有长而细的突起(即分支),但社交失败小鼠的小神经胶质细胞表现为肥大,突起较短且较厚(即错构)。为了量化这些差异,测定了Iba-1染色的DIA(Donnelly等人,2009年). DIA的结果(B–E类)证实了来自社交失败小鼠的小胶质细胞与来自对照小鼠的小胶质细胞相比具有增加的比例面积(压力的主要影响,F类(1,52)= 15.52,第页< 0.0003).后hoc分析表明,反复的社交失败显著增加了包括MeA在内的所有受检脑区小胶质细胞的比例面积(第页< 0.01) (B类)、PFC(第页< 0.04) (C类),高性能混凝土(第页< 0.0002) (D类)和PVN(第页< 0.0001) (E类). 此外,有代表性的图像表明,反复社交失败后激活的小胶质细胞的增加被MeA中的普萘洛尔预处理所阻断(Aiii公司,四). DIA证实,普萘洛尔预处理可阻止应激诱导的小胶质细胞比例面积增加(应激×普萘洛耳相互作用,F类(1,52)= 11.83,第页<0.002)。然而,在PVN中,应激诱导的Iba-1染色比例面积增加不受普萘洛尔预处理的影响(E类). 总之,这些数据表明,反复的社交失败导致MeA、PFC和HPC内激活的小胶质细胞发生形态学变化,而这被普萘洛尔阻断。
反复社会失败后小胶质细胞活化形态增加。在每六个SDR周期之前,将载体或普萘洛尔(Prop;10 mg/kg)皮下注射到雄性C57BL/6小鼠。在第六个社交失败周期后14小时,灌流小鼠,收集大脑进行Iba-1染色。一,Iba-1染色的代表性图片[荧光(i–iv)和DAB(v–viii)来自内侧杏仁核(40×)。插图包括Iba-1的放大图像+箭头指示的单元格。B–E类,杏仁核内侧Iba-1染色的比例区域(B类,n个=3),前额叶皮层(C类,n个=3),海马体(D类,n个=3)和室旁核(E类,n个= 3). 条形代表平均值±SEM。不同字母(a或b)的平均值有显著差异(第页<0.05)之间的差异。
在强化的小胶质细胞培养物中,反复社交失败增加了IL-1β,降低了GILZ和FKBP51 mRNA水平
因为CD11b+外周细胞对GC耐药,在反复社交失败后产生较高水平的炎性细胞因子(Stark等人,2001年;Bailey等人,2009年;Powell等人,2009年)下一个实验检测了IL-1β、糖皮质激素受体(GR)和两个含有糖皮质激素反应元件的基因(GILZ和FKBP51)在富集的小胶质细胞中的基因表达(一).结果表明,反复的社交失败增加了丰富的小胶质细胞中IL-1βmRNA的水平(压力、,F类(1,23)= 4.50,第页< 0.05). 尽管GR mRNA的表达在反复社交失败后未受影响,但GILZ的mRNA水平(压力的主要影响,F类(1,28)= 19.83,第页<0.0001)和FKBP51(应力的主要影响,F类(1,26)= 8.84,第页<0.007)因反复社会失败而显著降低。此外,普萘洛尔预处理阻止了反复社交失败诱导的IL-1β升高(第页<0.04)和GILZ减少(第页<0.006)和FKBP51(第页< 0.0007). 此外,β-肾上腺素能受体拮抗剂增强了反复社交失败小鼠FKBP51的mRNA水平。这些数据表明,反复社交失败增加了丰富的小胶质细胞中IL-1βmRNA的表达,降低了两个GC反应基因的mRNA,而阻断β肾上腺素能受体刺激使IL-1β水平恢复到基线水平,并增强了FKBP51水平。
表1。
反复社交失败增加了丰富的小胶质细胞中IL-1β和糖皮质激素反应元件mRNA的表达
基因 | HCC(折叠变化) | SDR车辆(折叠变换) | SDR普萘洛尔(折叠变化) |
---|
IL-1β | 1.10 ± 0.26一 | 2.83 ± 0.63b条 | 1.00 ± 0.10一 |
希腊 | 1.10 ± 0.16一 | 1.26 ± 0.10一 | 1.34 ± 0.48一 |
GILZ公司 | 1.13 ± 0.18一 | 0.62 ± 0.05b条 | 1.47 ± 0.53一 |
FKBP51型 | 0.8 ± 0.12一 | 0.43 ± 0.06b条 | 2.46 ± 0.85c(c) |
反复的社会失败增加了富含小胶质细胞培养上清液中的IL-6、TNF-α和MCP-1蛋白水平
基于蛋白质、形态学和mRNA数据,下一项研究的目的是确定反复社交失败后小胶质细胞炎性特征增加的功能后果。为了解决这个问题,体外从HCC和SDR小鼠中建立富集的小胶质细胞培养物。细胞以1×10的比例进行培养5在生长培养基中96 well培养板中的每孔细胞数,在有无皮质酮的情况下用0.40μg/ml LPS处理。收集上清,用CBA测定IL-6、TNF-α、IL-12p70、IL-10、IFN-γ和MCP-1蛋白水平。在HCC或SDR衍生的富集小胶质细胞培养物中,LPS未增加IFN-γ和IL-12(数据未显示)。结果表明,与HCC小鼠培养物相比,LPS治疗可诱导社交失败小鼠培养物中IL-6、TNF-α和MCP-1的产生增加(应激的主要影响:IL-6、,F类(1,7)= 25.35第页< 0.005; 肿瘤坏死因子-α,F类(1,7)= 2.83第页= 0.14; MCP-1,F类(1,7)= 21.88第页< 0.005). IL-10对LPS的反应类似(数据未显示)。此外,糖皮质激素以剂量依赖的方式降低细胞因子的产生(IL-6,F类(1,23)= 14.22第页< 0.001; 肿瘤坏死因子-α,F类(1,23)= 12.80第页< 0.001; MCP-1,F类(1,23)= 58.09第页<0.001),但这种减少与反复的社会失败无关。总的来说,这些数据表明,与从HCC小鼠获得的富集小胶质细胞相比,从社交失败小鼠获得的强化小胶质细胞在LPS后产生的IL-6、TNF-α和MCP-1水平显著升高。
反复的社交失败增加了小胶质细胞的反应性。雄性C57BL/6小鼠接受六个周期的SDR。在第六次社交失败后14小时收集大脑。通过Percoll梯度分离收集富集的小胶质细胞并进行培养体外.A–C细胞与LPS和皮质酮(Cort)(0、0.1或5μ米)和IL-6(一),肿瘤坏死因子-α(B类),MCP-1(C类)18h后采集上清液,测定蛋白质水平。条形图表示相对于对照±SEM的百分比增加。不同字母(a、b或c)的平均值有显著差异(第页<0.05)。
反复社交失败增强了IL-1r1中c-Fos的激活−/−但不促进焦虑样行为或小胶质细胞激活
社交失败增加了小胶质细胞的炎症特征,并增加了IL-1β的mRNA水平。因此,社交失败诱导c-Fos激活、焦虑样行为和小胶质细胞激活的程度在IL-1r1中确定−/−老鼠。IL-1r1的MeA中c-Fos染色的代表性图像−/−老鼠如图所示一与野生型(WT)小鼠的结果相似(C类,D类),反复的社会失败增强了IL-1r1的MeA中的c-Fos染色−/−小鼠与IL-1r1的比较−/−–HCC小鼠(应激的主要影响,F类(1,10)= 14.52,第页< 0.004). 在其他大脑区域检测到类似的c-Fos激活模式(数据未显示)。在光/暗偏好测试中,反复社交失败的WT小鼠进入黑暗区的时间缩短(第页< 0.005) (C类)增加了在黑暗区的时间(第页< 0.01) (D类). 然而,反复社交失败的影响取决于功能性IL-1受体1型的表达(基因型×应激相互作用,F类(1,24)= 10.39,第页< 0.005). 白介素-1 r1−/−多次社交失败的老鼠没有表现出焦虑的行为。值得注意的是,IL-1r1−/−–HCC小鼠的基线焦虑样行为高于WT–HCC鼠。IL-1r1的这些基线行为差异−/−然而,老鼠并没有受到反复的社会失败的影响。
反复的社交失败增强了c-Fos的激活,但不影响IL-1r1的行为或小胶质细胞的激活−/−老鼠.雄性IL-1r1−/−C57BL/6小鼠接受六个周期的SDR。一,MeA(20×)c-Fos染色的代表性图片。B类,MeA中c-Fos阳性细胞的平均数量(n个= 5).C–F类,在另一组研究中,WT或IL-1r1−/−对C57BL/6小鼠进行重复的社交失败,并在第六个社交失败周期后14小时确定光/暗偏好。C类,进入暗区的平均时间。D类,在黑暗区的平均时间(n个= 6–8). 行为测试后,灌流小鼠并收集大脑进行Iba-1免疫组织学检查。E类,MeA的Iba-1染色代表性图像(40×)。插图包括Iba-1的放大图像+箭头指示的单元格。F类,MeA中Iba-1染色的比例区域(n个= 3). 条形代表平均值±SEM。星号表示基因型内的显著差异(第页< 0.05). 不另作说明,不重要。
为了确定小胶质细胞的激活水平,在MeA中进行Iba-1染色。E类显示了WT–HCC、WT–SDR和IL-1r1的MeA中Iba-1的代表性染色−/−–SDR小鼠。DIA的结果表明,与对照小鼠的小胶质细胞相比,WT-SDR小鼠的小神经胶质细胞在MeA中的比例面积增加(应激×基因型相互作用,F类(1,11)= 46.77,第页< 0.0001). 在社交失败的IL-1r1中未检测到小胶质细胞比例面积的这些变化−/−老鼠。总之,这些数据表明,尽管反复的社交失败增加了大脑中c-Fos的激活,但它并没有诱导焦虑样行为或IL-1r1中的小胶质细胞激活−/−老鼠。
讨论
反复的社交失败会显著改变外周免疫反应,并导致长期焦虑样行为(Stark等人,2001年;Engler等人,2004年;Berton等人,2006年;Kinsey等人,2007年;Krishnan等人,2007年;Bailey等人,2009年;Powell等人,2009年;Curry等人,2010年;Mays等人,2010年). 我们发现,社交失败引发的焦虑样行为与大脑中与恐惧和威胁评估相关的区域c-Fos激活的独特模式相吻合。此外,普萘洛尔预处理可预防应激诱导的焦虑样行为和c-Fos激活(,). 社交失败也增加了Ly6C的数量高的中枢神经系统中的巨噬细胞()并增加小胶质细胞/巨噬细胞的炎症特征(,;). 普萘洛尔可阻断应激诱导的小胶质细胞/巨噬细胞炎症变化。富集小胶质细胞炎症特征增加的一个功能性后果是以下细胞因子产生增加体外LPS刺激(B类). 最后,反复的社交失败增加了IL-1r1内侧杏仁核中c-Fos的激活−/−但在缺乏功能性IL-1受体1型的小鼠中,不会促进焦虑样行为或小胶质细胞激活。
研究发现,反复的社交失败会增加焦虑行为()与之前关于社会失败的研究一致(Berton等人,2006年;Kinsey等人,2007年;Krishnan等人,2007年). 我们的研究结果表明,在一次社交失败后,大脑中c-Fos的表达增加,并且随着重复的循环,大脑中的激活或保持或增强(). 社交失败后激活的区域整合在儿茶酚胺能通路中,并与恐惧和威胁评估有关(萨缪尔和萨巴迪,2008年;Roozendaal等人,2009年;Ulrich-Lai和Herman,2009年). 其他关于啮齿类动物社交失败的研究表明,c-Fos在类似的脑区激活(Martinez等人,2002年). 虽然暴露于一个社交失败周期足以诱导c-Fos激活,但很可能需要反复失败周期来促进持续的焦虑样行为,这种焦虑样行为在压力源停止8天后即可检测到(Kinsey等人,2007年). 例如,需要三个社会失败周期来建立与应激源相关的持久免疫变化(Avitsur等人,2002年). 我们目前的研究扩展了这些先前的发现,并表明普萘洛尔预处理可以阻止c-Fos表达的诱导以及由反复社交失败引起的焦虑样行为(,). 虽然c-Fos的诱导依赖于β肾上腺素能受体的激活,但并不依赖于功能性IL-1受体1的存在(一). 值得一提的是,在六个社交失败周期后急性注射普萘洛尔并没有减弱对压力源的任何生理或行为反应(数据未显示)。因此,这些集体数据表明,β-肾上腺素能受体的激活在威胁和恐惧信号的初步解释以及在反复社交失败后焦虑样行为的诱导中发挥着积极作用。
社会失败增加了髓细胞从骨髓中的流出,并将这些细胞贩运到脾脏和肺部(Engler等人,2004年;Curry等人,2010年). 这里我们提供了新的数据,表明反复的社会失败显著增加了Ly6C的百分比高的向中枢神经系统输送的巨噬细胞(). 社交失败后这些巨噬细胞的存在不受经心灌注的影响(E类)这表明这些巨噬细胞存在于血管周围间隙或薄壁组织中。因为Ly6C高的巨噬细胞有向发炎组织输送的倾向(Mildner等人,2007年;King等人,2009年)大脑中这些细胞的存在支持了我们的结论,即反复的社会失败会加剧神经炎症。
反复的社交失败也增强了小胶质细胞和中枢神经系统巨噬细胞的炎症特征。例如,负责识别LPS的先天免疫标记物CD14和TLR4在小胶质细胞表面增强(一,B类). 中枢神经系统巨噬细胞CD14也增加(一). 此外,CD86是抗原提呈所必需的共刺激分子,在社交失败后小胶质细胞和CNS巨噬细胞上增强(D类). 此外,在所有被检查的大脑区域中都有更多的失神经小胶质细胞()反复社会失败后小胶质细胞IL-1βmRNA增加(). 应激诱导的炎症标记物、形态学和mRNA的变化表明,反复的社交失败会启动小胶质细胞和中枢神经系统巨噬细胞。
随着年龄增长,启动或反应性小胶质细胞增多(Godbout等人,2005年),早期感染(Bilbo等人,2005年,2008)、神经退行性疾病(坎宁安等人,2005年)和自身免疫(Raivich和Banati,2004年). 小胶质细胞启动增加与免疫刺激后大脑中过度的炎症反应有关。例如,在LPS刺激后,来自老年或朊病毒感染小鼠的启动的小胶质细胞产生过度水平的炎性细胞因子,包括IL-1β(坎宁安等人,2005年;Frank等人,2006b;Henry等人,2009年). 此外,来自社交失败小鼠的启动小胶质细胞刺激体外与对照组相比,LPS产生的IL-6、TNF-α和MCP-1水平增加(B–D类). 在不可避免的足部休克中也有类似的发现,LPS增加了海马小胶质细胞中IL-1βmRNA的表达体外(Frank等人,2007年). TLR4和CD14(LPS的主要受体和共受体)的表面表达增加可能与反复社交失败后对LPS的敏感性增加有关(). 这些数据提供了直接证据,表明反复的社会失败增加了小胶质细胞对随后炎症挑战的敏感性。
以前的报告表明,其他应激源,包括不可避免的足部休克,增加了大脑中的IL-1βmRNA,而IL-1β的增加可通过β-肾上腺素能受体拮抗来阻止(Johnson等人,2005年,2008). 此外,由于米诺环素(一种据称的小胶质细胞抑制剂)也减少了中枢神经系统中与应激相关的IL-1βmRNA的增加,因此提示小胶质细胞的激活(Blandino等人,2006年). 在其他研究中,β-肾上腺素能受体激动剂的使用增加了大脑中IL-1βmRNA的表达(McNamee等人,2010年). 此外,最近对社交失败小鼠大脑皮层的微阵列和转录元件聆听系统分析发现炎症基因诱导(GATA-1)与β肾上腺素能受体刺激有关(Cole等人,2010年). 此外,中枢神经系统中较高水平的IL-1β与行为改变有关,包括社交退缩、焦虑和抑郁样行为(Anisman等人,2005年;Berton等人,2006年;古和杜曼,2009年). 因为反复社交失败引发的焦虑被普萘洛尔阻止了()β-肾上腺素能受体的激活促进小胶质细胞/巨噬细胞的激活,这有助于促进焦虑样行为。为了支持这一观点,我们的数据表明,社交失败诱导的焦虑和小胶质细胞激活需要功能性IL-1受体1(). 此外,最近的证据表明,NFκB信号传导是一种被包括IL-1β在内的炎症细胞因子激活的途径(Nadjar等人,2003年)对社交回避和慢性社交失败导致的树突棘密度增加至关重要(Christoffel等人,2011年).
在一些模型系统中,MHC-II表达的增加与小胶质细胞启动有关,但在反复社交失败后14小时,其表达没有增加(E类). 这与使用不可避免休克的研究不同(Frank等人,2007年)其中,小胶质细胞中MHC-II mRNA水平增加。尽管如此,我们的数据与一项研究一致,该研究表明Iba-1的MHC-II没有增加+束缚应激后中枢神经系统中的细胞(Tynan等人,2010年). 使用束缚应激的研究也表明存在增殖(奈尔和邦诺,2006年)或小胶质细胞的迁移(Tynan等人,2010年). 虽然反复的社会失败促进了巨噬细胞向中枢神经系统的贩运,但对小胶质细胞的分析没有显示任何增殖或迁移的证据(数据未显示)。这些差异可能在于压力源的性质(Sheridan等人,2004年).
虽然目前的数据表明应激后中枢神经系统中β-肾上腺素能受体依赖性变化,但考虑糖皮质激素对小胶质细胞和中枢神经系统巨噬细胞的影响很重要。最近的一项研究表明,用糖皮质激素预处理原代巨噬细胞可增强LPS刺激后炎症细胞因子的分泌(Frank等人,2010年). 此外,外围CD11b+社交失败小鼠的细胞产生更多炎性细胞因子,并且对GC敏感(Avitsur等人,2001年,2002;Stark等人,2001年). 我们的数据表明体外与对照组相比,LPS刺激社交失败小鼠富集的小胶质细胞导致细胞因子产生过度。糖皮质激素介导的LPS或糖皮质激素诱导的小胶质细胞凋亡诱导的炎症蛋白减少无差异(数据未显示)。尽管如此,社交失败小鼠的小胶质细胞mRNA图谱表明体内糖皮质激素反应性。例如,反复的社交失败会降低两个GC反应基因GILZ和FKBP51小胶质细胞中的mRNA水平,而普萘洛尔预处理可以防止社交失败小鼠中这些基因的下调(). 因此,这些mRNA数据表明,社交失败可能导致小胶质细胞对糖皮质激素的抗炎作用不太敏感。
总之,这项研究表明,反复的社交失败会导致焦虑样行为,并以β肾上腺素能和IL-1受体依赖的方式增强中枢神经系统的炎症状态。此外,反复的社交失败引发了小胶质细胞和中枢神经系统巨噬细胞,并增加了它们对随后的炎症刺激的反应性。这些发现具有相关性,因为它们开始建立一种机制,通过这种机制,社会压力会增加中枢神经系统的促炎状态,并促进行为相关并发症的发生。