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术后认知功能系列之一：TSPO配体PK11195通过抑制细胞自噬对LPS诱导的认知功能障碍产生保护作用

2021

04/06

古麻今醉

A-

A+

该研究对术后认知功能障碍的研究全部建立在神经炎症的理论机制之上，反复腹腔注射LPS诱导神经炎症的现象已在多个研究中得到证实，但其机制还不明。

术后认知功能障碍包括术后急性神经障碍和术后长期持续的认知功能障碍。通常认为神经炎症是导致术后认知障碍的重要机制。细胞自噬是真核细胞自我清除受损细胞（器）、维持稳态的重要机制，自噬与术后认知功能障碍之间的联系尚缺乏足够的数据。TSPO是一种主要位于大脑线粒体外膜的蛋白，在调节认知功能中起重要作用。大量的体外研究表明，经典的TSPO配体PK11195可以减少小胶质细胞的活化，改善大鼠的认知功能并发挥神经保护作用。本文作者主要通过PK11195研究了细胞自噬与炎症导致的认知功能障碍之间的关系。

研究方法

动物：该研究采用的是6-8周龄的S-D大鼠，体重约200g±20g。

模型的建立：连续三天腹膜内注射LPS（脂多糖），造成神经炎症模型，药物PK11195同样通过腹膜内注射，剂量为3mg/kg体重

行为学测试：Morris水迷宫测试，在探索测试中，每只大鼠接受为期5天的训练，每天使用3个不同的起始象限进行3次试验。在120秒内，让每只大鼠定位淹没在水面以下1厘米处的平台。记录游泳速度和定位平台的时间（逃生潜伏期和游泳距离，由120 s的截止时间定义）。在第六天，在没有逃生平台的情况下进行了一次探查试验，跟踪系统记录了大鼠越过原始平台部位的次数以及在目标象限中花费的总时间。

分子生物学检测：western blot和PCR用于检测细胞自噬等相关指标，激光共聚焦用于对细胞进行成像，透射电镜用于观察海马CA1小胶质细胞的超微结构。

数据分析：所有数据均表示为平均值±标准差（SD），并使用SPSS 20.0进行分析。莫里斯水迷宫研究中的数据使用重复测量的方差双向分析（ANOVA）进行了分析。其他数据通过单向方差分析进行分析，然后进行Tukey事后检验。p小于0.05认为具有统计学差异。

研究结果

1、PK11195减少LPS引起的学习和记忆障碍

水迷宫结果表明，第六天，LPS组的大鼠比Con组的大鼠具有更高的逃避潜伏期和更长的游泳距离（p <0.05）。说明LPS腹腔注射使大鼠出现了学习相关的认知障碍。而与LPS组相比，PK11195 + LPS组的逃避潜伏期和游泳距离明显减少（p <0.05）（图1B，C）。同时，PK11195 + LPS组的目标象限中的平台穿越次数和花费的总时间比LPS组显著增加（p <0.05）（图1D，E）。说明注射PK11195显著改善了LPS引起的认知功能障碍。

2、LPS诱导海马中TSPO的表达，PK11195减轻了这种反应

WB和PCR的结果显示LPS显著诱导了海马组织中TSPO的表达，而LPS+PK11195组的TSPO表达显著减少（图2A，3A）。同样，激光共聚焦显微镜的结果显示，LPS组的TSPO和Iba1荧光强度增加。PK11195 + LPS组的TSPO和Iba1荧光强度显着低于LPS组（图4A）。这些结果表明PK11195抑制了海马小胶质细胞的激活。

3、PK11195通过抑制自噬减轻大鼠的认知障碍

与正常组相比，LPS组自噬相关标志物（ATG7，ATG5，LC3B和p62）的蛋白和mRNA表达增加（p <0.05）。与LPS组相比，PK11195 + LPS组中ATG7，ATG5，LC3B和p62蛋白和mRNA的表达降低（p <0.05）（图2B–E，3B–E）。同样，免疫荧光结果表明，与正常组相比，LPS组的ATG7，LC3B和p62蛋白荧光强度显著增强。PK11195 + LPS组的ATG7，LC3B和p62蛋白荧光强度显著低于LPS组（p <0.05）（图4B–D）。透射电镜结果显示，与正常组的健康线粒体（黑色箭头）相比（图5A），LPS组的小胶质细胞质中的线粒体受到了严重破坏，并且有大量自噬体（红色实心箭头）和吞噬性可见囊泡（蓝色实心箭头）。细胞核中的染色质聚集成簇，形成新月形和不规则的高电子密度团簇，分布在核膜周围（图5B）；PK11195 + LPS组的小胶质细胞质中的线粒体结构正常，自噬体和吞噬小泡的数量较少，染色质分布相对均匀（图5D）。

结论

这项研究表明，在LPS诱导的大鼠神经炎症模型中，小胶质细胞自噬小体的数量增加了。TSPO配体PK11195可能通过抑制小胶质细胞的活化和线粒体的自噬来改善大鼠的认知功能。

醉翁之艺点评

该研究对术后认知功能障碍的研究全部建立在神经炎症的理论机制之上，反复腹腔注射LPS诱导神经炎症的现象已在多个研究中得到证实，但其机制还不明。且在临床实际中，麻醉复合手术诱发的神经炎症与单纯麻醉或单纯手术操作带来的影响亦有所不同。因此，该实验所得结论距离转化之路还十分遥远，但其模型简易，现象明确，是进行神经炎症研究的良好模型。

（苏殿三审校周小欣编译）

原始文献：

Lan N, Liu Y, Juan Z, et al. The TSPO-specific Ligand PK11195 Protects Against LPS-Induced Cognitive Dysfunction by Inhibiting Cellular Autophagy. Front Pharmacol. 2020;11:615543.