中山三院汪丽清课题组揭示重复经颅磁刺激改善EAE小鼠的抑郁和焦虑

多发性硬化症（MS）是一种位于中枢神经系统（CNS）的炎症性、脱髓鞘性神经退行性疾病。多发性硬化症患者比普通人群更容易出现抑郁症状。此外，免疫系统激活与重度抑郁症患者白质的微观结构损伤相关，这表明大脑先天免疫反应可能是抑郁症的潜在病因。

由于海马体调节下丘脑-垂体-肾上腺轴的活动，并调节前额叶皮层、腹侧被盖区和纹状体的功能，因此其功能的改变被认为有助于抑郁症状的发生或维持。一些MRI研究表明，体积损失和海马形态改变与多发性硬化患者的抑郁症状相关。

高频重复经颅磁刺激（rTMS）是一种非侵入性、非药理学和fda批准的治疗重度抑郁症的治疗选择。据报道，在多发性硬化症方面，经颅磁刺激可缓解痉挛和疲劳，并提高工作记忆。然而，经颅磁刺激在治疗MS患者或MS动物模型中的有效性目前仍有争议。

在此背景下，2023年3月21日，中山大学附属三院汪丽清课题组在Journal of Affective Disorders发文揭示了rTMS通过抑制海马中的神经毒性反应性星形胶质细胞来改善EAE小鼠的抑郁和焦虑。

在该研究中，课题组选用实验性诱导的自身免疫性脑脊髓炎（EAE）小鼠作为实验模型，行为学结果显示：与仅注射CFA的对照组小鼠相比，EAE小鼠在旷场中央停留时间和总移动距离显著减少， 进入高架十字迷宫开放臂的次数和停留时间也减少，在强迫游泳实验和悬尾实验中的不动时间增加，表现出明显的焦虑和抑郁表型，而rTMS疗法显著缓解了上述焦虑和抑郁。

图1|行为学测试结果

随后，课题组通过RNA测序探讨rTMS治疗EAE小鼠的机制，结果显示：EAE小鼠与对照组小鼠中差异表达基因（DEGs）总数为692个，其中269个下调基因，423个上调基因。DEGs的基因本体论（GO）分析结果显示，先天免疫反应相关分子在EAE小鼠海马中上调，而在EAE-rTMS海马下调。在中枢神经系统中，小胶质细胞和星形胶质细胞是参与先天免疫反应的两种主要细胞类型。课题组由此采用qRT-PCR检测反应性小胶质细胞和星形胶质细胞相关基因的表达，结果显示：泛反应性（GFAP）和神经毒性反应性星形胶质细胞（C3、Iigp1、H2-T23、PSMB8、H2-D1）的转录水平在EAE小鼠海马中上调，而在EAE-rTMS小鼠海马中被抑制。此外，M1相关基因TNFα和C1qa，促进神经毒性反应性星形胶质细胞的诱导，也在经颅磁刺激治疗后抑制。

图2|GO分析和qRT-PCR结果

小胶质细胞的过度激活参与了MS的神经病理学，导致神经元和突触的丧失。免疫荧光染色结果显示，与对照组小鼠相比，EAE小鼠海马CA1、CA3和齿状回（DG）中Iba1（一种小胶质细胞特异性抗体）的染色强度明显增加，而经rTMS没有产生明显的变化。

图3|小胶质细胞的免疫染色结果

此外，与CFA小鼠相比，EAE小鼠海马的GFAP信号和C3d（神经毒性反应性星形胶质细胞的标记物）信号及共定位信号异常上调，经rTMS治疗后显著恢复。

图4|星形胶质细胞的免疫染色结果

最后，课题组的临床研究显示：与无抑郁症患者相比，抑郁组患者的血清GFAP水平显著升高。然而，中度或重度抑郁症状患者与对照组患者的血清神经纤维丝轻链（Neurofilament light chain，NFL或NEFL）水平没有显著差异。

图5|临床研究结果

总的来说，本文的研究结果表明，rTMS可能通过抑制海马中的神经毒性反应性星形胶质细胞来改善EAE小鼠的抑郁/焦虑样行为。对MS患者的进一步研究表明，有中度至重度抑郁症状的MS患者的血清GFAP水平比没有抑郁症状的患者升高，但NfL水平没有升高。这些发现支持了抑制神经毒性反应性星形胶质细胞可能是治疗多发性硬化症患者抑郁症的一个潜在靶点，并提示了使用经颅磁刺激作为该疾病的潜在治疗方法的潜力。

文章来源

https://doi.org/10.1016/j.jad.2023.03.069