《Neuroscience》：Oxycodone induces HMGB1-mediated neuroimmune crosstalk between oligodendrocytes and microglia
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氧化可待因暴露通过成熟少突胶质细胞释放高迁移率族蛋白盒1介导小胶质细胞炎症反应，揭示少突胶质细胞-小胶质细胞信号轴在阿片类药物相关神经炎症中的作用。
Malabika Maulik|Claire Rose|Souradip Mallick|Audrey Jones|Anastasia Dodge|Songjukta Chakraborty|Aaliyah Carter|Ann Jeffers|Mattea Ford|Emma Zhang|Blaine Varnell|Randall Davis|Swarup Mitra
美国俄克拉荷马州立大学健康科学中心生物化学与微生物学系
摘要
新兴证据表明，阿片类药物的暴露与神经胶质细胞功能障碍和神经免疫信号传导有关。然而，少突胶质细胞在阿片类药物诱导的神经炎症中的作用仍不明确。在本研究中，我们发现羟考酮暴露会上调成熟少突胶质细胞（OLs）中的高迁移率组蛋白1（HMGB1，一种危险相关分子模式，DAMP），但不会影响少突胶质细胞前体细胞（OPCs）。羟考酮处理显著增加了HMGB1在细胞质中的转移和细胞外释放，这一过程可被阿片受体拮抗剂纳洛酮阻断。这些效应并未影响细胞存活或分化，尽管观察到Ki67+阳性细胞数量减少，表明细胞增殖能力下降。有趣的是，虽然与髓鞘相关的基因表达未发生变化，但2′,3′-环核苷酸3′-磷酸二酯酶（CNP）蛋白水平升高，这可能表明发生了髓鞘重塑。为了评估细胞外HMGB1的功能后果，我们用重组HMGB1处理小鼠和人类小胶质细胞，结果发现IL-6、IL-1β和CXCL10的表达显著增加。鉴于NF-κB在调节细胞因子表达中的核心作用，我们检测了暴露于羟考酮处理后少突胶质细胞核区内的p65磷酸化水平，发现其比对照组更高。这种促炎表型可被HMGB1抑制剂甘草苷减弱。对HMGB1受体的药理学抑制显示，RAGE和TLR2受体在IL-1β和IL-6的诱导中起关键作用，而TLR4受体则没有这种作用，这突显了不同的受体介导的炎症途径。总体而言，本研究表明在羟考酮暴露期间少突胶质细胞是HMGB1的一个未被充分认识的来源，并揭示了一个新的少突胶质细胞-小胶质细胞信号通路，该通路参与了神经炎症。这些发现强调了神经胶质细胞相互作用在阿片类药物相关病理中的重要性，可能为针对HMGB1信号传导的治疗策略提供依据。
引言
阿片类药物使用障碍（OUD），特别是涉及羟考酮等处方药，仍然是美国一个紧迫的公共卫生问题。仅2022年，阿片类药物相关的过量用药就导致了超过81,000人死亡，其中羟考酮的滥用是主要原因（Garnett等人，2024年）。大量的临床和临床前研究表明，羟考酮会引起广泛的神经生物学改变，包括神经免疫信号通路的紊乱。阿片类药物可诱导免疫细胞的促炎反应，从而引发神经炎症、疼痛耐受性和痛觉过敏（Lim，2021年），但也有研究指出，如羟考酮之类的阿片类药物可以抑制疼痛处理和神经免疫信号传导中的促炎反应（Jishi等人，2018年；Leppert等人，2018年）。然而，慢性羟考酮暴露的精确神经生物学机制及其剂量效应仍不清楚。此外，神经免疫失调被认为是阿片类药物诱导的行为失调的神经适应性机制之一（Namba等人，2021年；Seney等人，2021年；Kiraly和Hofford，2023年）。因此，研究羟考酮暴露引起的细胞类型特异性神经免疫适应对于理解其背后的神经生物学变化至关重要。
在大脑中，小胶质细胞（大脑中的常驻免疫细胞）对阿片类药物特别敏感（Green等人，2022年；Coffey等人，2022年）。然而，关于羟考酮给药后小胶质细胞激活的性质和程度，现有研究结果存在分歧（Ye等人，2018年；Yang等人，2015年；Dye等人，2025年；Kumar等人，2021年），这导致对其在阿片类药物诱导的神经炎症中作用的解释存在争议。此外，对轴突髓鞘形成和白质完整性至关重要的少突胶质细胞在这一领域被忽视。尽管它们在神经免疫相互作用中的重要性日益凸显（Boccazzi等人，2022年），但阿片类药物对少突胶质细胞功能的影响及其与小胶质细胞的潜在相互作用仍知之甚少。
高迁移率组蛋白1（HMGB1）是一种关键的神经免疫调节分子介质，它既是核内的蛋白质，也能在细胞外作为强效的危险相关分子模式（DAMP）发挥作用（Chen等人，2022年）。在应激或损伤条件下，HMGB1可以被主动分泌或被动释放，在细胞外空间中，它会与小胶质细胞上表达的模式识别受体（如Toll样受体TLR2、TLR4和晚期糖基化终产物受体RAGE）结合（Chen等人，2022年；Ma等人，2017年；Doens和Fernández，2014年）。这种相互作用会启动下游信号级联反应，包括NF-κB的激活，从而产生促炎细胞因子。因此，HMGB1是小胶质细胞激活和持续神经炎症的关键放大因子（Mo等人，2023年）。
通过体外模型，我们发现了一种之前未被认识的羟考酮改变神经胶质细胞交流的机制。我们证明羟考酮暴露会促进成熟少突胶质细胞（OLs）释放HMGB1，而不是少突胶质细胞前体细胞（OPCs）。这种细胞外的HMGB1会与小胶质细胞上的HMGB1受体结合，导致NF-κB依赖性的细胞因子产生。这些发现揭示了少突胶质细胞在启动或调节对羟考酮暴露的神经炎症反应中的新作用，从而扩展了我们对神经胶质细胞在阿片类药物诱导的神经免疫失调中贡献的理解。
实验部分
小鼠SIM-A9
自发性永生化的小鼠小胶质细胞系SIM-A9（目录编号CRL-3265）购自ATCC（弗吉尼亚州马纳萨斯）。SIM-A9细胞系在含有10%灭活胎牛血清（FBS）、5%灭活马血清和50 μg/mL青霉素/链霉素的DMEM/F12培养基中培养，培养条件为37°C、含5%二氧化碳的湿润环境。传代时，使用磷酸盐缓冲盐水（PBS）将细胞从培养基中分离出来。
羟考酮处理上调成熟少突胶质细胞中的HMGB1蛋白表达和细胞外释放
我们首先使用OPC和OL特异性标记物验证了少突胶质细胞谱系（补充图1）。发现OPCs中的pdgfrα和cnp基因表达存在显著差异（t检验，t6 = 3.534，p = 0.0123），而OLs中的差异不显著（t检验，t4 = 13.23，p = 0.002）。接下来，我们研究了羟考酮对OPCs和OLs中HMGB1释放的影响。与安慰剂组相比，100 μM羟考酮处理并未改变OPCs中的HMGB1蛋白水平（t检验；t4 = 0.066，p > 0.05）（图1B）。
讨论
我们的研究表明，羟考酮暴露会上调少突胶质细胞中的HMGB1表达和释放，进而通过特定的受体信号通路激活小胶质细胞中的促炎途径。这些发现揭示了羟考酮影响神经胶质细胞间通讯的新机制，从而促进了神经炎症（图形摘要）。
我们发现，羟考酮处理后，少突胶质细胞中的HMGB1蛋白水平显著升高，而OPCs中的水平没有变化。
作者贡献声明
Malabika Maulik：撰写、审稿与编辑、项目管理、方法学设计、研究实施、资金获取、数据分析、数据整理。Claire Rose：研究实施、数据分析。Souradip Mallick：验证、方法学设计、研究实施。Audrey Jones：研究实施、数据分析。Anastasia Dodge：研究实施。Songjukta Chakraborty：验证、方法学设计。Aaliyah Carter：方法学设计、研究实施、数据分析。Ann Jeffers：验证、方法学设计。Mattea Ford：数据分析。
资金支持
本研究由俄克拉荷马州立大学健康科学中心（OSU-CHS）研究副校长办公室（OVPR）提供的种子基金资助。该工作得到了美国国家普通医学科学研究所（National Institute of General Medical Sciences）[P20GM109097]项目的支持，该项目授予了首席研究员Julie Croff博士。
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。
