研究背景:精神障碍是由于大脑功能活动发生紊乱而导致情感、认知、意志力等精神活动受到不同程度损伤的总称,主要包括脑器质性精神障碍和情感性精神障碍等。精神障碍的发病原因很多,包括:生物遗传、器质因素、个人特征、体质因素、环境因素等。目前常见的精神疾病有:躁狂性精神障碍、抑郁性精神障碍、精神分裂、偏执性精神障碍、更年期精神障碍、各种器质性精神障碍。自闭症(Autistic disorder,ASD)是以语言障碍、社交障碍、行为刻板及兴趣狭隘等为行为特征的疾病症候群,属于情感障碍性疾病。ASD发病主要在婴儿期或儿童期,故亦被称为婴儿ASD或儿童ASD,1980年开始有学者将ASD纳入广泛性发育障碍性精神疾病。目前认为ASD主要的病因包括:遗传、大脑神经递质改变、大脑或肠道免疫反应等。现有研究发现ASD的发病率呈增高趋势,且有明显的性别差异。目前常用于研究ASD的动物模型包括(1)BTBR T+TF/J(BTBR)近交小鼠能够模拟ASD部分行为表型;(2)大鼠或小鼠产前腹腔注射丙戊酸(Valproic acid,VPA)可以引起明显的自闭样行为改变,是常用的ASD小鼠模型;(3)大鼠产前腹腔注射脂多糖(Lipopolysaccharides,LPS)可以引起婴儿期或成年期的雄性后代沟通减少,重复行为增多,社会行为较少,可能与动机状态改变和焦虑情绪增加有关,也被认为是较好的ASD研究模型。(4)侧脑室注射丙酸(Propionic acid,PPA)也可以诱发小鼠社会行为异常而被建议用作ASD模型;(5)特异性敲除ASD相关的部分染色体形成复制ASD模型,如16p11.2缺失小鼠模型,15q11-13缺失小鼠模型等。肝X受体(Liver X receptors,LXRs)是配体激活的核受体超家族中的一类转录因子。LXRs主要包括LXRα(NRIH3)和LXRβ(NRIH2)两种亚型,分别位于染色体11p11.2和19q13.3。LXRα的表达相对比较局限,主要在脂质代谢相关的组织器官表达,如肝脏、肠及棕色脂肪组织等。而LXRβ在全身的表达比较广泛,包括中枢神经系统。我们前期研究证实LXRβ在中枢神经系统的板层结构(包括大脑、小脑及海马)的发育过程中起着非常重要的作用。采用LXRβ敲除小鼠证实(1)内源性LXRβ通过调控放射状胶质细胞(radial glial cells,RGCs)的长突起维持状态介导小鼠胚胎中晚期大脑皮层新生神经元的放射状迁移而影响皮质板层的形成;(2)通过调控生后早期小鼠室周区和胼胝体区RGCs向少突胶质前体细胞分化,以及促进少突胶质前体细胞向少突胶质细胞分化成熟而影响髓鞘形成;(3)可以调控新生小鼠海马齿状回颗粒细胞的神经发生而影响海马齿状回的发育。我们前期研究发现LXRβ敲除(LXRβKO)小鼠具有一定的神经精神行为障碍,包括:小鼠探索功能减低、筑巢功能减退并伴有一定程度的焦虑行为,但其具体机制尚不明确。大量的研究证据显示:炎症反应与精神性疾病的神经精神行为障碍有关。LPS是常用的致炎试剂,腹腔注射或侧脑室注射LPS可以模拟ASD部分行为改变包括小鼠探索行为减退、社交能力下降、认知能力损伤及焦虑情绪等。既往研究显示:LXRβ能够抑制阿尔茨海默症(Alzheimer’s disease,AD)脑内的炎症反应,促使活化增殖的星形胶质细胞回到静息状态,降低脑内炎症微环境;在帕金森病(Parkinson’s disease,PD)中,LXR?还可能通过调控小胶质细胞活化而对多巴胺能神经元产生保护作用,进而缓解PD中脑炎症反应;激活LXRs还可以通过抑制小胶质细胞活化进而影响变态反应性脑脊髓炎(Encephalomyelitis,EAE)脑内的炎症反应。因此,LXRβ参与中枢神经系统的炎症反应调节,并可能借此参与调节神经精神行为障碍,而其调控机制目前仍不明确。研究方法:本研究首先采用侧脑室注射脂多糖(Lipopolysaccharides,LPS)建立WT野生型(Wild type,WT)和LXRβKO型(Knock out,KO)急性颅内炎症模型,分别采用活体成像技术检测炎症模型小鼠腹部、脑内及腹部部分脏器的炎症分布及强度,免疫荧光组织化学检测脑内星形胶质细胞标志物胶原纤维酸性蛋白(Glial fibrillary acidic protein,GFAP)和小胶质细胞标志物钙离子结合蛋白分子1(Ionized calcium-binding adapter molecule 1,Iba1)的活化数量及状态,明确内源性LXRβ炎症模型建立成效及对模型小鼠炎症部位分布的影响。通过行为学检测模型小鼠的行为改变:包括社交实验检测WT和LXRβKO炎症模型小鼠社会交往能力,旷场实验检测WT和LXRβKO炎症模型小鼠的自主行为、探索行为和紧张度,高架十字迷宫实验检测WT和LXRβKO炎症模型小鼠焦虑行为,悬尾实验检测WT和LXRβKO炎症模型小鼠的抑郁情绪及应激活动行为,明确LXRβ对炎症模型小鼠神经精神行为的调控作用。再采用免疫组织化学检测WT和LXRβKO炎症模型小鼠海马齿状回GFAP、增殖细胞标志物5-溴脱氧尿嘧啶核苷(5-Bromo-2-deoxy Uridine,Brd U)和新生神经元标志物双皮质素(Doublecortin,DCX)的表达差异,明确炎症反应对小鼠海马齿状回神经发生的影响。通过电化学技术测定WT和LXRβKO炎症模型小鼠脑内单胺类神经递质的含量,明确LXRβ对脑内单胺类神经递质分泌的影响。同时采用免疫荧光组织化学检测WT和LXRβKO炎症模型小鼠中脑中缝背核(Dorsal raphe nucleus,DRN)5-羟色胺(5-hydroxy tryptamine,5-HT)和色氨酸羟化酶(Tryptophan hydroxylase,TPH)神经元在DRN内的表达差异,结合蛋白免疫印迹(Western blot,WB)检测中脑TPH在WT和LXRβKO炎症模型小鼠中的表达差异,进一步明确LXRβ对炎症模型小鼠5-HT表达的调节作用。最后通过建立新生小鼠炎症模型检测预先通过LXRs激动剂激活内源性LXRs对脑内5-HT表达的影响。研究结果:1、LXRβ对成年炎症模型小鼠神经精神行为的调控作用(1)活体成像实验结果表明:与对照Saline组小鼠相比,LPS组小鼠的大脑、肝及腹部炎症程度均增加,且LXRβKO-LPS组小鼠炎症程度最为明显。(2)免疫荧光组织化学结果表明:与对照Saline组小鼠相比,LPS组小鼠的中脑中缝区内星形胶质细胞和小胶质细胞均活化,且LXRβKO-LPS组小鼠较LXRβKO-Saline组小胶质细胞数量增多有显著性差异(P<0.05)。(3)社交实验结果表明:与LXRβKO-Saline组小鼠相比,LXRβKO-LPS组小鼠在10分钟内与陌生小鼠的接触次数和接触持续时间均明显降低(P<0.05,P<0.05)。而WT-Saline组与WT-LPS组相比无显著性差异。(4)旷场实验结果表明:与对照Saline组小鼠相比,LPS组小鼠在10分钟内于中央区域活动路程和中央区域活动时间均有减少趋势,但尚未达到统计学差异。(5)高架十字迷宫实验结果表明:与对照Saline组小鼠相比,LPS组小鼠在5分钟内进入高架开臂次数百分比和开臂活动时间百分比均明显减少(P<0.05,P<0.05),且与WT-Saline组小鼠相比,LXRβKO-Saline组小鼠开臂活动时间百分比显著减少(P<0.05)。(6)悬尾实验结果表明:与WT-Saline组相比,LXRβKO-Saline组小鼠在4分钟内静止不动时间显著减少(P<0.05)。2、LXRβ调控炎症模型小鼠自闭症样神经精神行为的作用机制(1)测定大脑单胺类神经递质结果表明:与WT小鼠相比,LXRβKO小鼠脑内仅5-HT表达量显著增加(P<0.05),而DA、NE均无明显改变。同时,LPS刺激后,脑内NE、DA和5-HT的表达量均呈上升趋势,LXRβKO-LPS组小鼠大脑NE、DA和5-HT的表达量与WT-LPS组和LXRβKO-Saline组相比均明显增加(P<0.001,P<0.01,P<0.05,P<0.001,P<0.01,P<0.05)。(2)免疫组织化学结果表明:与LXRβKO-Saline组相比,LXRβKO-LPS组小鼠中脑DRN内5-HT阳性神经元和TPH阳性神经元均显著性增多(P<0.01,P<0.01),且与WT-Saline组相比,WT-LPS组小鼠TPH阳性神经元也明显增多(P<0.05)。WB测定TPH表达结果表明:LPS可以增加TPH在小鼠中脑的表达,LXRβKO-LPS组TPH表达量最高。(3)免疫组织化学结果表明:LPS组小鼠海马齿状回GFAP阳性细胞数量增多,且LXRβKO-LPS组小鼠增多最为明显。而LXRβKO小鼠海马齿状回Brd U阳性细胞和DCX阳性细胞数量均较WT小鼠减少,但LPS刺激对阳性Brd U和DCX细胞数量改变无明显影响。3、激活内源性LXR调控新生小鼠炎症模型中脑DRN内5-HT的表达(1)免疫组化结果表明:Iba1阳性细胞分布于整个中脑,且LPS组阳性细胞数量最多(P<0.05),活化最明显。同时LPS组5-HT阳性细胞在中缝背核内的数量也较对照Saline组和TO+LPS组增多(P<0.01),而TO预处理抑制LPS引起的5-HT在中缝背核内的过表达(P<0.05)。TPH阳性细胞在LPS组的数量与对照Saline组相比明显增加(P<0.05)。(2)ELISA结果表明:与对照Saline组相比,中脑内TNF-α的表达水平在LPS组明显增加(P<0.05),TO可以抑制TNF-α的表达(P<0.05)。研究结论:LXRβ参与了LPS诱导的小鼠神经精神行为的调控,且对自闭症样行为改变具有显著的调节作用。LXRβ可能通过影响神经递质5-HT的表达和调节海马神经发生来参与调控小鼠自闭样神经精神行为的改变。