学术动态
南方科技大学卞劲松团队揭示焦虑症发生的新机制和治疗新靶点
作者：黄松强 来源自：中国免疫学会 点击数：5049 发布时间：2024-03-01
2024年2月22日，南方科技大学医学院药理学系卞劲松教授团队，在免疫学领域期刊Immunity以Original Article的形式在线发表题为“Disruption of the Na+/K+-ATPase-purinergic P2X7 receptor complex in microglia promotes stress-induced anxiety”的研究论文，揭示了Na+/K+-ATP酶（又称钠钾泵，NKA）抗炎的新功能，并以此提出靶向NKA的抗体疗法，同时该研究发现稳定小胶质膜上的NKA很可能成为治疗应激性焦虑症的新策略。
焦虑症是常见的精神疾病之一。根据大规模的人口调查，高达33.7%的人在一生中遭受过焦虑症的折磨。炎症是应激性焦虑症的重要机制之一，细胞因子干预或抗炎药物治疗均可以改善啮齿动物的焦虑样行为。小胶质细胞是大脑中主要的免疫细胞，在神经炎症、免疫监视和维持大脑稳态中起着核心作用。因此，针对小胶质细胞的抗炎治疗可能是临床上治疗焦虑症的有效策略之一。
NKA通过将三个Na+转运出细胞和两个K+转运进细胞中，在维持细胞膜上的电化学梯度方面发挥重要作用。NKA还通过协调细胞膜上的离子浓度梯度参与Ca2+信号转导和神经递质释放。同时，NKA也可以与细胞膜上的多个离子通道协同作用，形成离子稳态调控的动态网络，并通过调节不同类型细胞之间的化学信号和离子平衡来影响细胞通讯。然而，NKA不仅仅是一个简单的离子泵，更是一种信号传导蛋白或细胞保护蛋白。卞劲松教授课题组长期关注NKA生理功能，及其在疾病发生中的作用。2021年他的课题组在Science Advances上首次报道多巴胺能神经元上NKA的丢失是帕金森病发生的重要机制。此次研究，再次发现小胶质细胞上NKA在焦虑症发生中的重要作用。
通过旷场及十字高架迷宫等多种行为学实验，研究人员发现NKAα1全身敲低小鼠在束缚应激和足底电击模型中焦虑样表型明显严重。通过脑区注射AAV病毒产生腹侧海马（vHIP）NKAα1特异性敲低的小鼠以及通过构建小胶质细胞NKAα1特异性敲除小鼠，研究人员发现应激诱导的小鼠焦虑样表型也是明显加重。进一步通过生化实验检测vHIP中神经炎症，发现小胶质细胞的进一步激活导致了神经元的超兴奋性，从而导致焦虑症表型的加重。这些结果提示vHIP中的小胶质细胞上的NKAα1对焦虑产生了重要影响。
为了探究NKAα1介导神经炎症的机制，通过原位杂交实验、免疫共沉淀技术及离体培养的原代神经元、星形胶质细胞、小胶质细胞，研究人员发现NKAα1和一种嘌呤能受体P2X7R存在相互作用。使用表面等离子共振技术（SPR），研究人员确认了NKAα1-P2X7R复合体的存在。通过这一复合体，NKAα1有效地减少了P2X7R介导的K+外排，抵抗了小胶质细胞的活化。但是在应激状态下，NKAα1在细胞膜的膜表达丢失，促进了游离状态P2X7R介导的K+外排，加重炎症因子IL-1β的释放。
基于以上病理机制，研究人员研发了一种靶向NKAα1胞外段的单克隆抗体，此抗体可以起到稳定NKAα1在细胞膜上的表达的作用，从而阻止了神经炎症的发生，减轻vHIP神经元兴奋性，达到治疗小鼠焦虑样行为的作用。
此项研究不仅揭示了非神经元脑细胞如何在健康和病理状态下协调神经元的功能，为焦虑症的治疗提供了一个潜在的新靶点，同时也为应激性精神疾病的临床诊治提供了宝贵的新方向。基于以上重要发现，Immunity杂志专门同刊配发preview，认为此项研究成果在理解应激所致焦虑症的发生机制上，特别是小胶质细胞如何参与精神疾病的发生，有着非常重要的学术贡献并提供了概念上的突破。
南方科技大学医学院博士研究生黄松强为论文的第一作者，深圳人民医学院聂晓伟副研究员和药理系主任卞劲松教授为论文的通讯作者。相关研究受到了国家自然科学基金、深圳市杰出青年基金及深圳市科创委项目的资助。
文章链接：https://www.cell.com/immunity/abstract/S1074-7613(24)00044-X
焦虑症是常见的精神疾病之一。根据大规模的人口调查，高达33.7%的人在一生中遭受过焦虑症的折磨。炎症是应激性焦虑症的重要机制之一，细胞因子干预或抗炎药物治疗均可以改善啮齿动物的焦虑样行为。小胶质细胞是大脑中主要的免疫细胞，在神经炎症、免疫监视和维持大脑稳态中起着核心作用。因此，针对小胶质细胞的抗炎治疗可能是临床上治疗焦虑症的有效策略之一。
NKA通过将三个Na+转运出细胞和两个K+转运进细胞中，在维持细胞膜上的电化学梯度方面发挥重要作用。NKA还通过协调细胞膜上的离子浓度梯度参与Ca2+信号转导和神经递质释放。同时，NKA也可以与细胞膜上的多个离子通道协同作用，形成离子稳态调控的动态网络，并通过调节不同类型细胞之间的化学信号和离子平衡来影响细胞通讯。然而，NKA不仅仅是一个简单的离子泵，更是一种信号传导蛋白或细胞保护蛋白。卞劲松教授课题组长期关注NKA生理功能，及其在疾病发生中的作用。2021年他的课题组在Science Advances上首次报道多巴胺能神经元上NKA的丢失是帕金森病发生的重要机制。此次研究，再次发现小胶质细胞上NKA在焦虑症发生中的重要作用。
通过旷场及十字高架迷宫等多种行为学实验，研究人员发现NKAα1全身敲低小鼠在束缚应激和足底电击模型中焦虑样表型明显严重。通过脑区注射AAV病毒产生腹侧海马（vHIP）NKAα1特异性敲低的小鼠以及通过构建小胶质细胞NKAα1特异性敲除小鼠，研究人员发现应激诱导的小鼠焦虑样表型也是明显加重。进一步通过生化实验检测vHIP中神经炎症，发现小胶质细胞的进一步激活导致了神经元的超兴奋性，从而导致焦虑症表型的加重。这些结果提示vHIP中的小胶质细胞上的NKAα1对焦虑产生了重要影响。
为了探究NKAα1介导神经炎症的机制，通过原位杂交实验、免疫共沉淀技术及离体培养的原代神经元、星形胶质细胞、小胶质细胞，研究人员发现NKAα1和一种嘌呤能受体P2X7R存在相互作用。使用表面等离子共振技术（SPR），研究人员确认了NKAα1-P2X7R复合体的存在。通过这一复合体，NKAα1有效地减少了P2X7R介导的K+外排，抵抗了小胶质细胞的活化。但是在应激状态下，NKAα1在细胞膜的膜表达丢失，促进了游离状态P2X7R介导的K+外排，加重炎症因子IL-1β的释放。
基于以上病理机制，研究人员研发了一种靶向NKAα1胞外段的单克隆抗体，此抗体可以起到稳定NKAα1在细胞膜上的表达的作用，从而阻止了神经炎症的发生，减轻vHIP神经元兴奋性，达到治疗小鼠焦虑样行为的作用。
此项研究不仅揭示了非神经元脑细胞如何在健康和病理状态下协调神经元的功能，为焦虑症的治疗提供了一个潜在的新靶点，同时也为应激性精神疾病的临床诊治提供了宝贵的新方向。基于以上重要发现，Immunity杂志专门同刊配发preview，认为此项研究成果在理解应激所致焦虑症的发生机制上，特别是小胶质细胞如何参与精神疾病的发生，有着非常重要的学术贡献并提供了概念上的突破。
南方科技大学医学院博士研究生黄松强为论文的第一作者，深圳人民医学院聂晓伟副研究员和药理系主任卞劲松教授为论文的通讯作者。相关研究受到了国家自然科学基金、深圳市杰出青年基金及深圳市科创委项目的资助。
文章链接：https://www.cell.com/immunity/abstract/S1074-7613(24)00044-X