《Interdisciplinary Medicine》：Complement C3 mediates adolescent social isolation-induced hippocampal synaptic deficits and sex-specific emotional dysfunction
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本研究聚焦青春期社交隔离对心理健康的影响机制。为揭示其神经生物学基础，研究人员整合人类与小鼠数据，从行为、功能及分子层面进行了跨物种、跨发育阶段的系统性研究。研究确认了社交隔离与青少年抑郁、焦虑症状的关联，并发现在小鼠模型中，青春期社交隔离导致海马突触密度和钙信号显著降低，同时伴随补体系统成分C3和备解素的上调，以及小胶质细胞介导的突触修剪增强。关键发现是，敲除补体C3可挽救突触缺陷并缓解抑郁样行为。该研究揭示了一条保守的神经免疫通路，阐明了青春期社交隔离如何通过补体介导的突触重塑破坏海马功能，为理解社交经历如何影响神经精神疾病风险提供了新的性别特异性机制见解，并为针对补体系统的干预策略提供了潜在靶点。
想象一下，一个正处于青春期的少年或少女，因各种原因长期处于社交孤立的境地。这种“与世隔绝”的状态，不仅会带来当下的孤独与苦闷，更可能对大脑发育产生深远影响，埋下未来情绪障碍的种子。青春期是大脑网络成熟的关键期，社交经历在此期间对神经回路的塑造和成年后行为具有至关重要的影响。然而，青春期社交隔离作为一个重要的精神疾病风险因素，其背后的神经生物学机制仍未被完全阐明。特别是，这种环境压力是如何“雕刻”大脑，尤其是与学习记忆、情绪调节密切相关的海马，并最终导致抑郁、焦虑等情绪症状的？不同性别的个体在此过程中是否存在差异？解答这些问题，对于理解精神疾病的病理机制和开发精准干预策略意义重大。
近期，一项发表在《Interdisciplinary Medicine》上的研究为我们提供了重要线索。这项题为“Complement C3 mediates adolescent social isolation-induced hippocampal synaptic deficits and sex-specific emotional dysfunction”的研究，巧妙地将人类队列分析与小鼠模型实验相结合，深入探索了青春期社交隔离对行为和大脑的影响。研究团队综合利用了人类连接组计划发展队列(Human Connectome Project in Development, HCP-D)的神经影像与行为数据，以及青春期慢性社交隔离小鼠模型。在技术层面，研究者们运用了静息态功能磁共振成像(rs-fMRI)分析海马功能连接(functional connectivity, FC)，通过免疫荧光染色和共聚焦显微镜量化海马突触密度，利用纤维光度法(fiber photometry)实时记录在体海马钙信号活动，并进行了海马组织批量RNA测序(RNA-seq)、定量PCR(qRT-PCR)、蛋白质印迹(Western blot)以及免疫组织化学(IHC)等多组学分析，以全面解析社交隔离引起的分子与细胞水平变化。
研究结果揭示了多层次、跨物种的一致性发现：
2.1 人类青少年行为关联：社交隔离与负性情绪症状
对HCP-D中772名儿童青少年的数据分析显示，社交连接程度降低与更严重的抑郁、焦虑症状显著相关，而积极的社交互动和友谊可获得性则与较低的情绪症状水平相关。
2.2 性别差异揭示社交连接与抑郁、焦虑及复合情绪症状的关联
尽管关联方向在两性中一致，但经过多重比较校正后，女性中显示出更多显著关联，涉及抑郁、焦虑、恐惧相关和复合内化症状等多个结果。
2.3 社交变量与海马体积的性别特异性关联
在结合性别的分析中，青少年期定义的社交经历与海马体积的关联比成年期更一致。积极社交资源与较大的海马体积相关，而社交困难和退缩则与较小的体积相关。这些体积关联在右侧海马(RH)比左侧海马(LH)更突出。性别分层分析显示，在女性中，青少年期更高的孤独感与较小的右侧海马体积相关，而更高的青少年期友谊可获得性与较大的右侧海马体积相关。在男性中，则由负性社交功能驱动关联。
2.4 社交连接与海马功能连接的性别特异性关联
海马功能连接分析显示出清晰的半球特异性和性别差异模式。在女性中，成年期的友谊可获得性与左侧海马和多个大规模皮层网络（如视觉、躯体运动、背侧注意、凸显/腹侧注意、默认模式、控制网络）的连接性增强相关。在男性中，青少年期和成年期的孤独感则与右侧海马和默认模式网络区域的连接性降低相关。
2.5 青春期慢性社交隔离诱导性别特异性的应激相关焦虑和抑郁样行为
建立青春期慢性社交隔离小鼠模型（从出生后30天开始隔离1个月）后发现，与群居(GH)小鼠相比，社交隔离(SI)的雄性和雌性小鼠在旷场实验(OFT)中央区域活动减少，在悬尾实验(TST)中不动时间增加，在糖水偏好实验(SPT)中糖水偏好降低，表现出抑郁样表型。然而，只有在SI雄性小鼠中，在高架十字迷宫(EPM)和明暗箱实验(LDB)中表现出明显的探索动机下降，即焦虑样行为增加。
2.6 青春期慢性社交隔离诱导海马突触密度和钙活动的变化
对小鼠海马CA1区的分析发现，SI雄性和雌性小鼠的兴奋性突触标记物VGlut1和Homer1的共定位密度显著降低。通过纤维光度法记录TST期间海马钙瞬变，发现SI雄性小鼠的钙信号幅度显著降低。这表明社交隔离导致了海马兴奋性突触密度下降和神经元钙活动减弱。
2.7 补体激活及相关的小胶质细胞突触吞噬参与青春期慢性社交隔离
对SI雄性小鼠海马进行RNA测序发现144个差异表达基因(DEGs)，基因本体(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)富集分析显示这些基因在免疫系统、吞噬作用和补体激活等生物过程中富集。验证实验表明，SI雄性和雌性小鼠海马中补体成分备解素(Cfp)、C3a受体(C3ar1)和C1q的mRNA表达显著升高。蛋白质水平也证实了C1Q、C3AR等的上调。免疫组化显示，补体蛋白CFP和C3主要与海马中的星形胶质细胞(GFAP+)共定位，且在SI小鼠中表达增加。同时，小胶质细胞(Iba1+)中C1Q、C3和CD11B（C3R的一个亚基）的表达也升高。进一步的共染色分析发现，SI小鼠小胶质细胞内与C1Q共定位的VGlut1信号以及被CD68+溶酶体吞噬的VGlut1比例均显著增加，表明补体介导的小胶质细胞突触吞噬作用增强。
2.8 敲除补体C3改善了慢性社交隔离诱导的情绪行为损伤
使用补体C3敲除(C3-/-)小鼠进行实验。结果发现，敲除C3能显著减少SI雄性和雌性小鼠在TST中的不动时间，并增加其在SPT中的糖水偏好，缓解了抑郁样行为。在OFT、EPM和LDB中，敲除C3能显著改善SI雄性小鼠的焦虑样行为（如增加中心区域活动和开放臂探索），但对SI雌性小鼠的焦虑样行为无显著影响。此外，在星形胶质细胞中特异性过表达CFP（可激活替代补体通路）足以诱导小鼠出现抑郁样行为，这从功能获得角度证实了补体C3过度激活的关键作用。
2.9 敲除补体C3影响了慢性社交隔离诱导的海马突触缺陷
在C3-/-小鼠中，SI引起的星形胶质细胞中CFP蛋白的上调被显著抑制。更重要的是，SI引起的海马VGlut1兴奋性突触的减少，在敲除C3的雄性和雌性小鼠中都得到了显著逆转。
研究结论与讨论
这项整合了人类与小鼠模型的系统研究揭示了青春期社交隔离损害情绪调节和神经发育的严重后果。在人类青少年中，较低的社交连接程度与更大的情绪症状负担相关，并呈现出性别特异的关联模式。在神经水平，社交连接与海马和大规模皮层网络系统功能连接的改变相关。对应的小鼠模型证实，长期的社交隔离会导致海马CA1区兴奋性突触丢失、神经元钙信号减弱，并激活补体级联反应（特别是星形胶质细胞中的C3和CFP），以及C1Q介导的小胶质细胞突触修剪。遗传学上敲除补体C3可以减轻隔离诱导的突触缺陷和情绪损伤，在雄性中效果尤为明显。
研究的意义在于揭示了一条保守的神经免疫通路，即社交隔离通过补体介导的突触重塑对海马结构和功能产生不利影响。这强调了补体系统是青春期社交隔离导致精神病理后果的一个可靶向机制。研究发现，在人类中，社交隔离的影响在海马功能连接水平比在宏观结构体积上更容易被检测到，且存在性别和半球依赖的模式，这提示电路水平重组可能是人类社交隔离更早期、更敏感的神经特征。而在小鼠中，尽管两性都出现突触缺失，但行为表型存在性别差异。这种差异反映了物种间在发育时间、行为表达和测量水平上的不同。该研究将主观的社交体验（如孤独感）与客观的神经免疫变化（补体激活、突触吞噬）直接联系起来，为理解“环境-大脑-行为”之间的桥梁提供了分子和细胞基础。针对补体C3的干预，可能为预防或治疗因社交逆境引发的精神健康问题提供新的思路。
