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急性系统性脂多糖（LPS）注射通过激活中枢神经系统的补体系统，诱导小胶质细胞吞噬突触小体能力增强，伴随突触前C1q和C3蛋白积累，揭示神经炎症中突触修剪的新机制。
作者名单：Alice Taddeucci、Veronica Torre、Nicole Rosenwasser、Paride Saccani、Guendalina Olivero、Silvia Bruno、Debora Giunti、Antonio Uccelli、Cesare Usai、Anna Pittaluga
研究机构：意大利热那亚大学药学系（DIFAR）药理学与毒理学组，地址：Viale Cembrano 4, Genoa, 16148
摘要
将LPS急性注射到3个月大的雄性C57BL/6小鼠体内（剂量为1.25 mg/kg，腹腔注射），并在注射后12小时处死这些小鼠。LPS处理会激活中枢神经系统中的补体系统，从而引发局部炎症，这一现象通过皮质区TNF-α/IL-1b mRNA的过表达以及GFAP和CD11b免疫阳性细胞的增加得到证实。我们进一步研究了对照组（注射生理盐水的小鼠，CTR）和LPS注射小鼠的皮质突触小体中的突触前适应性变化。通过检测MAP2免疫阳性反应来评估突触小体的吞噬情况，这些突触小体来自预先与CTR或LPS注射小鼠的突触小体共孵育的BV2或N9小胶质细胞。MAP2在正常小胶质细胞中不存在，但在突触小体中存在，并且其密度在LPS注射后仍然保持稳定。与CTR颗粒共孵育的小胶质细胞对MAP2呈免疫阳性反应，且其免疫染色强度高于与CTR颗粒共孵育的小胶质细胞，这表明LPS注射小鼠的突触小体更易于被吞噬。此外，我们还使用pHrodo标记皮质突触小体，并将其与BV2小胶质细胞共孵育，结果显示与CTR颗粒共孵育的小胶质细胞对pHrodo标记的LPS注射突触小体的吞噬能力更强。最后，LPS注射的皮质突触小体中C1q和C3蛋白的突触前积累显著增加，而C5蛋白则没有变化。我们的数据证实，急性全身性LPS刺激会导致突触前适应性变化，从而增加神经末梢被激活的小胶质细胞吞噬的可能性。这一结论基于两种实验技术的结果，这些技术有助于监测突触小体的吞噬过程，是研究神经末梢“可修剪性”变化以及评估治疗中枢神经病变药物疗效的重要工具。
引言
“突触修剪”是指在发育和衰老过程中发生的分子/细胞机制，同时也包括那些导致中枢神经系统疾病中的异常突触破坏的现象（Schartz和Tenner，2020年）。
“突触修剪”的效率受内源性化合物的控制，其中补体系统起着关键作用。补体系统由近30种可溶性蛋白质及相关受体组成，这些成分在全身范围内产生并积累，包括中枢神经系统（CNS），它们在小胶质细胞、星形胶质细胞甚至神经元中均有表达（Tenner等人，2018年）。补体在中枢神经系统中的作用具有多效性，大致可分为“经典”和非“经典”机制。其中，“经典”机制主要与C1q和C3蛋白相关（Matsuda，2017年；Pittaluga等人，2025年）。
“突触修剪”是神经科学中的一个热门研究课题，由于其涉及神经元、小胶质细胞及星形胶质细胞之间的复杂相互作用而具有高度复杂性。目前的研究通常单向地关注小胶质细胞清除神经元突触过程的能力（Sheridan等人，2022年；Sellgren等人，2019年；Kim等人，2017a年；Baum等人，2024年；Madore等人，2020年）。然而，关于影响神经末梢“可修剪性”的适应性机制的研究相对较少（参见Ugursu等人，2024年；Baum等人，2024年）。我们认为这一领域值得进一步研究，因为它有助于识别能够精细调节突触清除的神经元靶点/机制，从而为治疗中枢神经病变提供新的策略（Mandolesi等人，2015年）。
本研究的假设是：通过等渗匀浆特定脑组织得到的突触小体可以作为监测突触末梢“可修剪性”变化的合适模型。为了验证这一假设，我们使用了LPS急性注射的小鼠模型——这种模型中，细菌毒素的急性全身给药会引发中枢炎症、星形胶质细胞增生以及驻留小胶质细胞的激活，进而促进突触修剪（Manabe等人，2021年；Zhao等人，2025年）和神经退行性病变（Jacob等人，2007年）。具体来说，本研究旨在：i) 优化两种实验方法（Kim等人，2017b年；Lindner等人，2020年；Morini等人，2021a年），以监测和量化从LPS注射小鼠中分离出的突触小体的“可修剪性”变化；ii) 确认这些突触小体“可修剪性的增加是否与突触前补体成分（C1q和C3蛋白）密度的变化相关。研究结果令人鼓舞，有望为验证药物治疗中枢神经病变的疗效提供新的实验方法。
实验方法
实验动物
实验所用C57BL/6J雄性小鼠购自Charles River（意大利Calco），并饲养在意大利热那亚大学药学系药理学与毒理学组的动物实验设施中（授权编号：484，2004年6月8日）。小鼠在受控的环境条件下饲养（温度22°C，湿度40%），实行12小时光照/黑暗周期，可自由摄取食物和水。实验前小鼠需经过一周的适应期。
LPS小鼠模型中的中枢炎症
对LPS（剂量为1.25 mg/kg，每注射200 μl）处理的小鼠皮质组织进行qPCR分析（见图1A），发现编码促炎细胞因子IL-1β和TNFα的mRNA水平显著升高（图1B和C（Bodea等人，2014年；Liu等人，2018年）），而注射生理盐水的小鼠对照组（CTR）则没有这种现象（IL-1β：DF = 10；t = ?9.21，p < 0.001；TNFα：DF = 10；t = ?23.37，p < 0.001）。同时对比了CTR组和LPS注射组小鼠的皮质组织。讨论
突触小体是保留了其来源神经元结构与功能特征的被剪切掉的神经末梢。这些结构最早在20世纪50年代末被描述（Gray和Whittaker，无日期；Hebb和Whittaker，1958年），最初用于研究与突触通信相关的突触前事件（如神经递质的释放/摄取/代谢），以及突触前受体的药理学特性。
作者贡献声明
Alice Taddeucci：负责撰写、审稿、方法学设计及实验实施。Veronica Torre：负责撰写、审稿、方法学设计及实验实施。Nicole Rosenwasser：负责撰写、审稿、方法学设计及实验实施。Paride Saccani：负责撰写、审稿、方法学设计及实验实施。Guendalina Olivero：负责撰写、审稿、方法学设计及实验实施。Silvia Bruno：负责方法学设计及实验实施。Debora Giunti：负责方法学设计及实验实施。Antonio Uccelli：负责实验监督及资金支持。伦理批准与参与同意
不适用。出版同意
不适用。资金支持
我们感谢热那亚大学提供Hitachi HT7800型120 kV透射电子显微镜（资助编号：D.R. 3404，2018年）。本研究得到了#NEXTGENERATIONEU（NGEU）项目的支持，并由意大利大学与研究部（MUR）、国家恢复与韧性计划（NRRP）以及MNESYS项目（项目编号：PE0000006，关于健康与疾病状态下神经系统多尺度综合研究，资助编号：DN. 1553 11.10.2022）资助。利益冲突声明
所有作者声明：我们与任何可能不当影响或偏倚本研究工作的个人或组织均无财务或个人关系。致谢
我们感谢热那亚大学内科与医学专业系（DIMES）的Santina Bruzzone教授捐赠BV2细胞，以及热那亚大学内科系（DIMI）的Tullio Florio教授和米兰比科卡大学（Università degli Studi di Milano Bicocca）的Antonio Torsello教授捐赠N9细胞。同时感谢Katia Cortese教授提供突触小体的TEM图像。
