《Botany》：The impact of repetitive neonatal procedural pain on cognitive behavioral development in male Mice: A microglial Perspective
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RNP导致幼年小鼠空间学习记忆障碍，激活海马微胶质细胞促炎表型并干扰突触修剪，SIRPα通过“勿吞噬”信号调控微胶质对突触的吞噬作用，揭示RNP通过微胶质-突触调控轴影响神经发育的机制。
王月舒|凌茹|郑文|夏东青|闵翠婷|陈梦颖|周伟|李晓楠
南京医科大学儿童医院儿童保健科，中国江苏省南京市广州路72号，210008
摘要
早期生活经历，如反复的新生儿程序性疼痛（RNP），可能导致神经系统和免疫系统功能的变化。在本研究中，我们探讨了RNP（出生后第0-7天，每天4次）对雄性幼鼠的影响。具体来说，我们评估了（1）空间学习和记忆能力，（2）海马区小胶质细胞的变化，以及（3）小胶质细胞SIRP在海马神经炎症反应中的调节作用。研究结果表明，RNP会导致认知行为变化。此外，RNP激活了小鼠的海马小胶质细胞，促进了促炎表型的形成，并增加了相关标志物的表达。体内和体外实验均显示，在疼痛模型中存在异常的海马小胶质细胞介导的突触修剪。通过海马特异性SIRPα敲除模型以及体外SIRPα过表达/敲低实验，验证了SIRPα在小胶质细胞介导的突触修剪中的调节作用及其对RNP引起的脑功能异常和行为发育异常的贡献。综合来看，我们的研究结果表明RNP会导致幼鼠的空间学习和记忆能力受损。SIRPα作为一种“不要吃我”的信号分子，调节激活的小胶质细胞对突触的吞噬作用，可能参与了与疼痛相关的认知行为发育缺陷以及小胶质细胞介导的突触修剪功能的损伤。
引言
新生儿护理的进步显著提高了早产儿和高风险新生儿的存活率（Chawanpaiboon等人，2019年）。然而，这些救命干预措施常常使婴儿暴露于反复的新生儿程序性疼痛（RNP）中，由于对新生儿疼痛病理生理学的认识不足以及对镇痛安全性的担忧，RNP问题仍未得到充分重视（Chen等人，2021年；Courtois等人，2016年）。临床上，RNP经常被忽视，只有不到40%的新生儿在操作过程中接受了镇痛（Cruz等人，2016年；Roofthooft等人，2014年）。临床前和临床研究表明，未经治疗的RNP会破坏体内平衡，影响神经发育，并增加长期认知和行为缺陷的风险（Herzberg和Gunnar，2020年；McPherson等人，2020年；Zhang等人，2022年）。Grunau和van den Bosch的临床磁共振成像（MRI）研究也表明，早期疼痛暴露与大脑区域的微结构变化有关（Selvanathan等人，2024年；Ten Barge等人，2023年）。
RNP与神经发育障碍之间的机制尚未完全明了，但小胶质细胞——大脑中的常驻免疫细胞——被认为是关键的中介因素。小胶质细胞调节突触修剪、神经炎症和电路成熟（Salter和Stevens，2017年）。在体内平衡状态下，小胶质细胞处于监视状态（Li和Barres，2018年），但像RNP这样的早期生活压力因素会触发它们的激活，导致异常的突触重塑（Beggs等人，2012年；Burke等人，2016年；Gong等人，2018年；Vega-Avelaira等人，2012年）。
小胶质细胞突触修剪的一个关键调节因子是SIRPα-CD47信号通路。小胶质细胞上的SIRPα通过与神经元蛋白CD47结合，产生“不要吃我”的信号，负调控小胶质细胞对神经元突触的吞噬作用，确保小胶质细胞能够以稳定、有序和适当的方式执行其突触修剪功能（Barclay和Van den Berg，2014年）。多项研究报道了SIRPα-CD47信号通路在中枢神经系统（CNS）发育和神经退行性疾病中的潜在作用（Ding等人，2021年；Jiang等人，2022年；Lehrman等人，2018年）。然而，SIRPα信号通路对RNP模型中小胶质细胞介导的突触修剪和行为发育的影响仍不清楚。
为了扩展先前的发现并解决关键未解决的问题，本研究旨在探讨：（1）RNP是否影响小鼠的认知行为发育？（2）小胶质细胞是否参与了这种疼痛效应？（3）小胶质细胞是通过哪些机制参与这种效应的？预计小胶质细胞能够将疼痛刺激、神经发育障碍和行为发育障碍联系起来。进一步深入研究小胶质细胞在疼痛负面影响中的作用，将为探索RNP导致神经和行为损伤的病理机制提供新的思路，并开发治疗新生儿疼痛的新方法。
动物
动物
C57BL/6小鼠购自北京Vital River实验室动物技术公司，并饲养在南京医科大学实验动物中心。这些动物在特定的无病原体（SPF）条件下饲养，温度恒定为22±2°C，湿度为30%（相对湿度），光照/黑暗周期为12小时。本研究中的所有动物实验和操作均获得了南京医科大学机构动物护理和使用委员会的批准，符合伦理规范
RNP导致幼鼠的空间学习和记忆能力受损
在本研究中，新生C57BL/6小鼠被随机分配到以下两组：（1）RNP模型组，在P0-P7期间每隔6小时对所有四个脚掌进行四次足底针刺刺激（30G），模拟NICU环境中的反复疼痛操作；（2）对照组，在相同的时间点和位置接受棉签的触觉刺激。行为表型分析在P21时进行（图1A）。
讨论
早期不良经历，包括新生儿疼痛，对中枢神经系统（CNS）发育和长期神经行为结果有深远且持久的影响（Grunau等人，2009年；Herzberg和Gunnar，2020年）。临床前和临床研究表明，RNP（如NICU中的早产儿所经历的）会破坏大脑成熟，导致认知缺陷和突触连接改变（Beggs等人，2012年；Beggs，2015年；Ten Barge等人，2023年；Vega-Avelaira等人，2013年）。
结论
RNP导致幼鼠的空间学习和记忆能力受损。研究还发现，暴露于RNP的小鼠的海马小胶质细胞的表型和突触修剪功能发生了变化。“不要吃我”的信号分子SIRPα调节激活的小胶质细胞对突触的吞噬作用，可能参与了与疼痛相关的认知和行为发育缺陷以及小胶质细胞介导的突触修剪功能的损伤。本研究为进一步研究提供了分子证据
CRediT作者贡献声明
王月舒：撰写——初稿、软件使用、数据管理、撰写——审阅与编辑、验证、方法学、数据分析、概念构建。凌茹：撰写——审阅与编辑、验证。郑文：验证、方法学。夏东青：方法学。闵翠婷：资金筹集、方法学。陈梦颖：方法学。周伟：方法学。李晓楠：监督、项目管理、资金筹集、撰写——审阅与编辑、资源协调、方法学
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本项工作得到了国家自然科学基金（编号81773421）、南京市卫生局科学技术发展计划（编号YKK20128）以及南京医科大学第一附属医院青年学者培养基金（编号PY202426）的资助。
