老是忘事？可能是慢性疼痛在搗鬼！武漢同濟(jì)醫(yī)院高峰團(tuán)隊(duì)揭示IL-17A介導(dǎo)銅蓄積增強(qiáng)小膠質(zhì)細(xì)胞突觸修剪機(jī)制

2025年12月2日，華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬同濟(jì)醫(yī)院高峰教授在《Brain, Behavior, and Immunity》發(fā)表：IL-17A-mediated copper accumulation participates in chronic neuropathic pain-induced cognitive impairment by enhancing microglial synaptic pruning，揭示了IL-17A介導(dǎo)的銅蓄積通過增強(qiáng)小膠質(zhì)細(xì)胞的突觸修剪，參與慢性神經(jīng)病理性疼痛所致的認(rèn)知障礙。

慢性神經(jīng)病理性疼痛常導(dǎo)致記憶力下降等認(rèn)知問題，嚴(yán)重影響患者生活。研究發(fā)現(xiàn)，這種認(rèn)知障礙與大腦海馬區(qū)突觸丟失密切相關(guān)，而罪魁禍?zhǔn)资沁^度活化的小膠質(zhì)細(xì)胞，它們會(huì)錯(cuò)誤地吃掉正常突觸。進(jìn)一步探索發(fā)現(xiàn)：疼痛狀態(tài)下，小膠質(zhì)細(xì)胞被激活，補(bǔ)體通路（如C1q/C3）啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)異常突觸修剪；海馬中出現(xiàn)銅蓄積，而使用銅螯合劑TTM可有效抑制小膠質(zhì)細(xì)胞活化、減少突觸丟失、改善認(rèn)知；銅的積累由IL-17A升高引發(fā)，它通過激活 STEAP4/CTR1 通路促進(jìn)銅進(jìn)入小膠質(zhì)細(xì)胞；給予IL-17A中和抗體或阻斷線粒體氧化應(yīng)激均可減少銅蓄積，從而抑制小膠質(zhì)細(xì)胞異常活化和突觸清除。這項(xiàng)研究揭示了IL-17A和銅代謝在疼痛相關(guān)認(rèn)知障礙中的關(guān)鍵作用，提示靶向IL-17A、銅蓄積或小膠質(zhì)細(xì)胞活化，可能是未來治療的新方向。

圖一 SNI 導(dǎo)致小鼠出現(xiàn)神經(jīng)病理性疼痛并伴有認(rèn)知功能障礙

為探究神經(jīng)病理性疼痛模型（SNI）對(duì)小鼠的影響，作者首先檢測(cè)了小鼠的傷害性感受閾值和認(rèn)知行為。

結(jié)果：

在誘發(fā)性疼痛測(cè)試中，SNI組在術(shù)后第7天、第14天和第21天的機(jī)械縮足閾值均顯著低于假手術(shù)組。通過曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)評(píng)估運(yùn)動(dòng)功能，發(fā)現(xiàn)假手術(shù)組與SNI組之間無明顯差異。在Y迷宮實(shí)驗(yàn)中，與假手術(shù)組相比，SNI組小鼠的自發(fā)交替率顯著降低，而兩組在總臂進(jìn)入次數(shù)上無顯著差異。此外，在新物體識(shí)別實(shí)驗(yàn)中，測(cè)試階段SNI組的辨別指數(shù)明顯低于假手術(shù)組；而在訓(xùn)練階段，兩組小鼠探索相同物體的總時(shí)間無顯著差異。綜上所述，SNI可誘導(dǎo)小鼠產(chǎn)生神經(jīng)病理性疼痛并伴隨認(rèn)知功能下降，但不影響其運(yùn)動(dòng)能力。

圖二 小膠質(zhì)細(xì)胞通過補(bǔ)體通路介導(dǎo)疼痛相關(guān)突觸丟失

突觸是學(xué)習(xí)和記憶形成的神經(jīng)基礎(chǔ)。因此，作者進(jìn)一步評(píng)估了SNI對(duì)小鼠海馬突觸的影響。首先檢測(cè)了海馬中突觸相關(guān)蛋白PSD95和SYN的含量。

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結(jié)果：

與假手術(shù)組相比，SNI小鼠海馬中PSD95和SYN的蛋白表達(dá)水平顯著降低。高爾基染色結(jié)果顯示，SNI后樹突棘密度下降，表明SNI在小鼠中引發(fā)了明顯的突觸丟失。作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)的免疫衛(wèi)士，小膠質(zhì)細(xì)胞通常通過精準(zhǔn)修剪突觸來支持學(xué)習(xí)和記憶。然而，在SNI小鼠中，海馬小膠質(zhì)細(xì)胞明顯活化：Iba-1表達(dá)升高，形態(tài)變?yōu)榘⒚装蜆樱òw增大、突起變粗），吞噬標(biāo)志物CD68顯著增加。雙重染色進(jìn)一步顯示，小膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)吞的突觸蛋白PSD95明顯增多，說明它們正在過度吃掉突觸。研究發(fā)現(xiàn)補(bǔ)體通路關(guān)鍵分子C1q、C3和C3aR在SNI小鼠海馬中均顯著上調(diào)，提示異常突觸修剪由補(bǔ)體C1q/C3-C3aR通路驅(qū)動(dòng)。SNI激活小膠質(zhì)細(xì)胞，通過補(bǔ)體信號(hào)增強(qiáng)其對(duì)突觸的吞噬，導(dǎo)致突觸丟失。

圖三 小膠質(zhì)細(xì)胞清除可減輕補(bǔ)體介導(dǎo)的過度突觸修剪，從而預(yù)防SNI引起的認(rèn)知障礙

接下來，作者探究了過度活化的小膠質(zhì)細(xì)胞是否在認(rèn)知功能障礙中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

使用PLX3397清除小膠質(zhì)細(xì)胞可有效抑制其在SNI小鼠海馬中的異常活化，下調(diào)補(bǔ)體通路（C1q/C3/C3aR）和吞噬標(biāo)志物CD68，減少對(duì)突觸（如PSD95）的過度吞噬，恢復(fù)突觸蛋白表達(dá)和樹突棘密度。行為學(xué)測(cè)試顯示，PLX3397治療顯著改善SNI小鼠的認(rèn)知功能（Y迷宮自發(fā)交替率和新物體識(shí)別能力提高），而不影響運(yùn)動(dòng)能力或基礎(chǔ)探索行為。結(jié)果表明，小膠質(zhì)細(xì)胞驅(qū)動(dòng)的補(bǔ)體依賴性突觸修剪是疼痛相關(guān)認(rèn)知障礙的關(guān)鍵機(jī)制，靶向清除小膠質(zhì)細(xì)胞可有效緩解該癥狀。

圖四 銅螯合可抑制小膠質(zhì)細(xì)胞活化及補(bǔ)體介導(dǎo)的過度突觸修剪，從而改善SNI小鼠的認(rèn)知障礙

為驗(yàn)證銅過載在SNI所致認(rèn)知障礙中的作用，作者使用銅螯合劑TTM進(jìn)行干預(yù)。

結(jié)果：

TTM有效降低海馬銅含量，抑制銅轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白CTR1上調(diào)，減輕小膠質(zhì)細(xì)胞活化及其異常形態(tài)改變并顯著下調(diào)CD68、C1q、C3和C3aR的表達(dá)，同時(shí)恢復(fù)突觸蛋白PSD95/SYN水平和樹突棘密度。行為學(xué)實(shí)驗(yàn)表明，TTM治療明顯改善SNI小鼠的認(rèn)知功能（Y迷宮自發(fā)交替率和新物體識(shí)別能力提升），而不影響運(yùn)動(dòng)或基礎(chǔ)探索行為。綜上，銅蓄積通過激活小膠質(zhì)細(xì)胞和補(bǔ)體通路驅(qū)動(dòng)突觸丟失，螯合銅可有效緩解疼痛相關(guān)認(rèn)知障礙。

綜上所述，本研究報(bào)道了小膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)銅蓄積在慢性神經(jīng)病理性疼痛所致認(rèn)知障礙中對(duì)小膠質(zhì)細(xì)胞突觸修剪的影響，并揭示了IL-17A在調(diào)控銅穩(wěn)態(tài)中的作用。結(jié)果表明，IL-17A介導(dǎo)的銅蓄積增強(qiáng)了小膠質(zhì)細(xì)胞的突觸修剪作用，這一機(jī)制參與了慢性神經(jīng)病理性疼痛所誘導(dǎo)的認(rèn)知障礙。

文章來源

https://doi.org/10.1016/j.bbi.2025.106208

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