Poly(I:C)通过NF-κB/NLRP3炎症小体通路诱导小胶质细胞炎症及神经元凋亡并导致小鼠认知障碍

《Molecular Neurobiology》：Polyinosinic Polycytidylic Acid (poly I:C) Induces Neuronal Cell Death Through NF-κB-Mediated Inflammation in Human Microglia and Neuroinflammation-Induced Cognitive Impairment in Mice

　　本研究针对病毒感染如何引发神经炎症及神经元死亡这一关键问题，系统探讨了合成双链RNA类似物Poly(I:C)通过TLR3/NF-κB/NLRP3信号通路激活人小胶质细胞(HMC-3)的分子机制。研究发现Poly(I:C)能显著上调促炎细胞因子(TNF-α、IL-6、IL-1β等)表达并诱导海马区炎症反应，导致小鼠空间记忆受损。该研究为病毒相关性神经系统疾病的发病机制提供了新的实验依据，对开发神经炎症靶向治疗策略具有重要意义。

　　

当病毒入侵中枢神经系统时，它们会触发一系列复杂的免疫反应，最终可能导致神经元损伤和认知功能下降。这种病毒诱导的神经炎症过程被认为是多种神经系统疾病的重要推手，但其中的具体分子机制仍有待阐明。特别是在全球新发病毒疫情频发的背景下，理解病毒成分如何激活大脑的免疫细胞——小胶质细胞，并引发连锁炎症反应，显得尤为迫切。

在这项发表于《Molecular Neurobiology》的研究中，Aseel Y. Altahrawi等人将目光投向了一个经典的病毒模拟物：聚肌胞苷酸(Poly(I:C))。这种合成双链RNA能模拟病毒复制过程中的中间产物，通过激活Toll样受体3(TLR3)来诱发免疫反应。尽管此前已有研究关注Poly(I:C)的免疫激活潜力，但对其在人源小胶质细胞中引发的全面炎症谱系，以及这种炎症如何具体损害神经元功能，仍缺乏系统性的探索。

为了回答这些问题，研究团队设计了一套完整的实验方案，涵盖从细胞到动物的多个层次。他们采用人小胶质细胞系HMC-3和人神经母细胞瘤分化的神经元SH-SY5Y细胞进行体外实验，同时使用C57BL/6雄性小鼠进行体内验证。通过细胞活力检测、实时定量PCR、蛋白质印迹、免疫细胞化学、亚细胞分级分离等关键技术，并结合开放场地、T迷宫、旋转棒和抓力测试等行为学评估，全面揭示了Poly(I:C)的神经炎症效应。

研究发现，Poly(I:C)处理能剂量依赖性地降低HMC-3细胞的活力，并在mRNA和蛋白水平上显著上调关键促炎因子的表达，包括肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-6(IL-6)、IL-1β、IL-8、IL-12和IL-18。同时，炎症小体标志物NLRP3以及氧化应激相关分子NOX-4和COX-2的表达也明显增加。机制上，Poly(I:C)促进了核因子-κB(NF-κB) p65亚基从胞浆到核内的转运，表明NF-κB信号通路被激活。

更为重要的是，研究人员将经Poly(I:C)处理后的HMC-3细胞的条件培养基作用于分化的SH-SY5Y神经元细胞，发现神经元活力显著下降。进一步检测显示，促凋亡蛋白Bax、Bad、cleaved caspase-3、cleaved PARP和凋亡诱导因子(AIF)的表达均上调，表明神经元通过内在凋亡途径死亡。

在动物实验中，腹腔注射Poly(I:C)的小鼠在海马区表现出IL-6和TNF-α mRNA水平的升高，而在皮层中未观察到显著变化。行为学测试中，这些小鼠在T迷宫中的自发交替率降低，表明工作记忆受损；在开放场地中的总移动距离和平均速度下降，提示出现焦虑样行为。然而，它们的运动协调能力（旋转棒测试）和肌肉力量（抓力测试）未受影响，这与炎症反应主要局限于海马区的结果相一致。

该研究的结论部分将整个机制串联起来：Poly(I:C)通过与小胶质细胞表面的TLR3结合，激活下游的NF-κB信号通路，进而促进NLRP3炎症小体的组装和活化。活化的炎症小体催化IL-1β和IL-18等促炎因子的成熟和释放，这些因子一方面直接作用于神经元，另一方面通过产生氧化应激等次级反应，共同触发神经元的内在凋亡通路，最终导致认知功能下降。

这项研究的意义在于，它不仅详细描绘了Poly(I:C)诱导的神经炎症分子图谱，还通过体外共培养和体内模型验证了炎症从免疫细胞传递到功能神经元的完整链条。研究结果提示，靶向TLR3/NF-κB/NLRP3轴可能是缓解病毒诱导神经毒性的潜在策略。然而，作者也指出了一些局限性，例如未考察Poly(I:C)的长期效应、仅限于雄性小鼠研究等，为后续研究指明了方向。总体而言，该工作为理解病毒成分如何扰乱中枢神经系统稳态提供了宝贵的见解，为相关神经系统疾病的防治研究奠定了坚实的基础。