炎症性肠病（IBD）是一种慢性胃肠道炎症性疾病。研究表明，IBD患者中诸如焦虑和抑郁等精神共病的患病率明显高于健康人。IBD和抑郁症状之间的相互作用可能与T细胞激活、色氨酸分解代谢物途径和肠道生态失调有关。此外，一些研究集中在抑郁症状背后的血脑屏障（BBB）的完整性上。然而，关于IBD诱发的抑郁症状的关键问题仍然存在不确定性。
脂钙蛋白2（Lcn2），也被称为中性粒细胞明胶分离的脂钙蛋白，主要调控细胞迁移、凋亡和炎症反应。Lcn2在中枢神经系统中响应急性和慢性炎症，通过调节反应性胶质细胞的形态学变化，促进小胶质细胞和星形胶质细胞的激活。因此，Lcn2可能对IBD及其他炎症相关疾病具有调控作用。
2023年3月15日，浙江大学陈钢课题组在Neurosci. Bull.发文揭示了PVT中Lcn2的升高是DSS诱导的抑郁行为的关键。
首先，课题组以葡聚糖硫酸钠（DSS，IBD动物模型的经典试剂）给药的小鼠作为IBD模型，行为学结果显示：DSS鼠在强迫游泳和悬尾测试中不动时间显著增加，其糖水偏爱度下降，表现出明显的抑郁表型。免疫染色结果显示：DSS小鼠丘脑室旁核（PVT）的C-FOS信号显著增加，PVT中小胶质细胞分支减少，暗示小胶质细胞激活。RT-PCR显示， DSS增加了PVT中IL-6和IL-1β mRNA水平。高尔基体染色显示，DSS小鼠PVT中树突棘的数量远少于Ctrl小鼠。这些结果表明： DSS通过激活PVT炎症反应诱导抑郁表型。
随后，课题组采用RNA-seq高通量测序技术检测DSS诱导的基因表达变化，并通过RT-PCR鉴定了RNA-seq中的20个最显著的DEG(差异表达基因)，发现与对照组相比，DSS小鼠PVT中的Lcn2、Acer2、S100a8和Mt1均升高。WB和免疫染色结果显示：DSS小鼠PVT中仅Lcn2的表达显著增加。
进一步的q-PCR和WB结果显示：降低DSS小鼠Lcn2的表达缓解了其PVT脑区炎症因子的异常上调。
进一步的免疫染色结果显示，Lcn2与NeuN共定位，而不是与GFAP或iba1共定位。高尔基染色结果显示，DSS减少了注射了载体病毒的小鼠PVT中树突棘的数量，而Lcn2 shRNA挽救了DSS诱导的树突棘数量的减少。这些结果表明，Lcn2在神经元上表达，其表达下调缓解了DSS诱导的树突棘损失。
为了研究Lcn2对DSS小鼠PVT中的小胶质细胞活化的影响，课题组将SH-SY5Y细胞与重组Lcn2蛋白共孵育，分离总RNA进行实时荧光定量RT-PCR，结果显示：Lcn2蛋白对CCL2、CX3CL1和IL-1β的mRNA水平呈剂量和时间依赖性升高，并在24小时后上调IL-6的mRNA水平。这些结果表明，Lcn2作为神经元分泌的一种蛋白，可诱导趋化因子（CCL2和CX3CL1）和细胞因子（IL- 1β和IL-6）的表达。一些研究报道，趋化因子和细胞因子水平的升高可诱导小胶质细胞激活。为了确定Lcn2对小胶质细胞活化的影响，课题组对Iba-1进行了免疫染色。小胶质细胞形态分析表明，Lcn2 shRNA增加了DSS小鼠的小胶质细胞分支数量。
进一步的行为学测试结果表明降低Lcn2的表达显著缓解了DSS小鼠的抑郁表型。考虑到Lcn2的防御性降低了促炎细胞因子和粘附分子（ICAM-1），可能进一步影响血脑屏障的通透性，且RNA-seq分析表明“TNF信号通路”和“细胞粘附分子”在PVT中受到调控，而紧密连接蛋白1（TJP1，也被称为ZO-1）在DSS小鼠中被下调。课题组由此研究了Lcn2是否影响DSS治疗后PVT中血脑屏障的损伤。WB结果显示，与对照组小鼠相比，DSS小鼠中ZO-1和Claudin5的表达水平降低；而作为血脑屏障修复的主调节器的Wnt信号的关键成分β-Catenin在DSS小鼠中的表达也减少，而降低Lcn2的表达逆转了上述分子的表达异常。在免疫染色试验中，ZO-1和Lcn2的表达趋势与免疫印迹法的结果一致。
总的来说，本文发现DSS给药诱发小鼠PVT神经元的Lcn2表达上调，从而导致树突棘丢失及分泌蛋白诱导的趋化因子的表达，进一步激活小胶质细胞并损伤血脑屏障通透性，最终诱发抑郁表型。该研究为DSS诱导的抑郁样行为提供了一个新的治疗靶点。
https://doi.org/10.1007/s12264-023-01047-4
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