《Journal of Neuroimmune Pharmacology》：EcoHIV Infection Disrupts Dopamine and Serotonin Transporter Function, Altering Release Dynamics in C57BL/6J Mice
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本研究针对HIV-1感染后长期病毒蛋白表达如何导致单胺能神经递质系统功能紊乱这一关键问题，利用新型EcoHIV感染小鼠模型，系统探究了多巴胺转运体(DAT)和血清素转运体(SERT)功能及其介导的神经递质释放动态变化。研究结果表明，EcoHIV感染可导致前额叶皮层DAT介导的多巴胺摄取增加，同时海马区SERT介导的血清素摄取减少；快速扫描循环伏安法(FSCV)进一步揭示伏隔核多巴胺释放增强而黑质致密部血清素释放显著降低。这些改变伴随小鼠水平活动增加以及突触密度降低、小胶质细胞激活等神经病理学特征。该研究为理解HIV相关神经认知障碍(HAND)和抑郁共病的神经病理学进程提供了关键的机制见解，并为潜在治疗干预提供了新思路。
在高效抗逆转录病毒疗法(ART)时代，人类免疫缺陷病毒(HIV)感染已从一种致死性疾病转变为可管理的慢性病。然而，一个严峻的挑战随之而来：高达一半的HIV感染者会出现不同程度的HIV相关神经认知障碍(HIV-associated neurocognitive disorders, HAND)，同时，抑郁症的发病率也显著高于普通人群。这些神经精神共病严重影响了患者的生活质量、治疗依从性和长期预后。那么，隐藏在HIV病毒背后的“神经黑手”究竟是如何破坏大脑功能，导致认知下降和情绪障碍的呢？长期以来，科学家们将目光聚焦于HIV-1的反式激活因子(Tat)蛋白，它已被证实能扰乱单胺类神经递质（如多巴胺、血清素）的传输。然而，HIV是一个复杂的“多面手”，体内存在多种病毒蛋白，仅研究Tat蛋白可能无法完全揭示病毒对神经系统影响的复杂全貌。为了弥补这一研究空白，一项发表于《Journal of Neuroimmune Pharmacology》的研究，采用了一种创新的EcoHIV感染小鼠模型，旨在更全面地解析慢性HIV感染背景下，大脑关键神经递质系统的精细变化。
研究人员采用了几项关键技术来探索EcoHIV感染对大脑的影响。他们使用了C57BL/6J小鼠，通过腹腔注射建立了为期一个月的慢性EcoHIV感染模型。行为学上，使用光栅活动系统监测了小鼠的水平活动。在分子和功能层面，研究团队从感染小鼠的特定脑区（如前额叶皮层、海马、纹状体、中脑）制备了突触体，并通过动力学分析测定了多巴胺转运体(DAT)和血清素转运体(SERT)介导的神经递质摄取功能（测定Vmax和Km值）。为了实时、动态地监测脑内神经递质的释放，他们运用了快速扫描循环伏安法(FSCV)，在脑片水平直接检测了伏隔核、尾壳核和黑质致密部的多巴胺与血清素释放信号。此外，通过免疫组织化学和免疫荧光技术，分析了脑组织中的突触标志物（突触素）和小胶质细胞激活标志物（Iba1）的表达变化，以评估神经突触完整性和神经炎症状态。同时，通过逆转录实时定量聚合酶链反应(RT-qPCR)检测了脾脏组织中的HIV-1 RNA水平，以确认病毒感染。
研究结果揭示了EcoHIV感染对单胺能系统复杂而特异的影响：
1. Effects of EcoHIV Infection on General Body Weight and Locomotion (EcoHIV感染对一般体重和运动的影响)
研究发现，EcoHIV感染不影响小鼠的体重增长，但显著增加了其30分钟观察期内的水平活动量，提示病毒感染可能引起了与多巴胺能系统相关的行为激活。
2. EcoHIV Infection Differentially Alters Dopamine Uptake Through Dopamine Transporter in the Prefrontal Cortex and Striatum of C57BL/6J Mice (EcoHIV感染差异性改变C57BL/6J小鼠前额叶皮层和纹状体中多巴胺转运体介导的多巴胺摄取)
动力学分析显示，EcoHIV感染导致前额叶皮层DAT介导的多巴胺最大摄取速度(Vmax)显著增加了58%，而亲和力(Km)未变。在主要表达DAT的纹状体，DAT的摄取功能则未发生显著改变。这表明病毒感染对DAT功能的影响具有脑区特异性。
3. EcoHIV Infection Differentially Alters [3H]5-HT Uptake Though Serotonin Transporter in the Midbrain and Hippocampus of C57BL/6J Mice (EcoHIV感染差异性改变C57BL/6J小鼠中脑和海马区血清素转运体介导的[3H]5-HT摄取)
与多巴胺系统类似，血清素系统也表现出选择性改变。在海马区，SERT介导的血清素最大摄取速度(Vmax)显著降低，而在中脑区则未观察到显著变化。海马是学习记忆的关键脑区，其SERT功能受损可能与认知和情绪症状相关。
4. EcoHIV Infection Differentially Alters Baseline Extracellular 5-HT Release in the Caudate Putamen, Nucleus Accumbens and the Substantia Nigra of C57BL/6J Mice (EcoHIV感染差异性改变C57BL/6J小鼠尾壳核、伏隔核和黑质致密部的细胞外5-HT释放基线)
FSCV检测提供了更直接的神经递质释放证据。研究发现，EcoHIV感染小鼠在伏隔核的阶段性多巴胺释放显著增加，同时伴随多巴胺再摄取速度加快（T80降低）；而在尾壳核的多巴胺释放水平正常。相反，在黑质致密部，血清素的阶段性释放量显著降低了57%。伏隔核多巴胺释放与奖赏、动机和运动启动有关，而黑质致密部的血清素释放减少可能与抑郁样行为相关。
5. Genetic and Functional Assessment of EcoHIV Infection in C57BL/6J Mice (C57BL/6J小鼠EcoHIV感染的遗传和功能评估)
免疫荧光分析证实，EcoHIV感染区域（通过EGFP信号指示）伴随小胶质细胞（Iba1标志物）激活和突触素表达显著降低，表明存在神经炎症和突触完整性受损。RT-qPCR检测证实了感染小鼠脾脏中HIV-1 RNA的存在。
结论与讨论部分强调了本研究的核心发现及其重要意义。 该研究系统阐明，一个月的EcoHIV慢性感染能够在小鼠模型中诱导出一系列复杂的神经化学和神经病理学改变，这些改变巧妙地模拟了HIV感染者中观察到的某些神经精神症状的潜在机制。具体而言，研究揭示了病毒感染对DAT和SERT功能及相应神经递质释放的动态产生了 脑区特异性 和 递质系统特异性 的调控：前额叶皮层DAT功能上调，海马区SERT功能下调；伏隔核多巴胺释放增强，黑质致密部血清素释放减弱。这些特定的单胺能神经环路紊乱，与观察到的运动活动增加相结合，为理解HAND以及HIV感染者高发的抑郁和冲动行为提供了新的机制框架。例如，伏隔核多巴胺释放增加与运动活动和奖赏寻求行为相关，而海马SERT功能下降和黑质血清素释放减少则与认知缺陷和抑郁样行为密切相关。
研究还通过免疫荧光证实了EcoHIV感染与神经炎症（小胶质细胞激活）和突触损伤的共存，将病毒持续存在、神经免疫激活与单胺能系统功能障碍直接联系起来。与以往仅关注单一Tat蛋白的研究不同，本研究采用的EcoHIV模型包含了更多病毒蛋白成分，可能更真实地反映了慢性HIV感染的自然进程，其发现的DAT功能上调（而非Tat模型中的抑制）提示慢性暴露可能引发了不同的神经适应性改变。
总之，这项研究利用先进的EcoHIV小鼠模型和FSCV等尖端技术，首次在单胺能系统水平绘制了慢性HIV感染引起复杂神经环路紊乱的“地图”。它不仅深化了我们对HAND和HIV相关抑郁共病机制的理解，揭示了DAT和SERT作为关键分子靶点的重要性，而且为未来开发针对这些特定神经递质系统紊乱的精准治疗策略（如调节DAT/SERT功能的新型药物）提供了坚实的实验依据和新的方向。这些发现 bridging（连接）了基础研究与临床观察，为改善数百万HIV感染者的神经精神健康预后带来了希望。
