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2025年3月15日，南京医科大学孙秀兰教授团队在Journal of Neuroinflammation发表“IFN-γ signaling links ventriculomegaly to choroid plexus and ependyma dysfunction following maternal immune activation”，揭示了IFN-γ信号通路将母体免疫激活后的脑室扩大与脉络丛和室管膜功能障碍联系起来。
母体免疫激活（MIA）是导致自闭症谱系障碍（ASD）的主要环境风险因素之一，并且与ASD症状存在因果关系。作者发现由聚肌胞苷酸[poly (I:C)]注射引发的MIA会导致子代脑室扩大，这是由于脉络丛（Chp）和室管膜功能异常所致。随后在MIA子代的大脑和血清中发现了干扰素-γ（IFN-γ）信号通路的持续增强。进一步研究表明，增强的IFN-γ信号通过激活巨噬细胞破坏了脉络丛上皮细胞的屏障功能，并通过信号转导及转录激活因子1/3（STAT1/3）信号通路抑制了原代室管膜细胞的分化。通过在怀孕母体中施用IFNGR阻断抗体，可以减轻MIA对子代的影响；而系统性地给予母体IFN-γ则足以模拟MIA的效果。总体而言，研究揭示了由IFN-γ信号引起的脑室扩大可能是MIA诱导的ASD中损害胎儿大脑发育的关键因素，并为母体炎症与子代脑室异常发育之间的关联提供了机制框架。
图一 MIA会引发雄性子代的脑室扩大
首先，作者研究了在ASD患者中观察到的脑室扩大是否也存在于MIA（母体免疫激活）的小鼠模型中。怀孕母鼠在胚胎第12.5天（E12.5）腹腔注射聚肌胞苷酸[poly (I:C)]或对照溶剂（PBS）。随后对成年（出生后8-12周）子代的行为测试证实了ASD样行为的存在；具体表现为社交指数下降（社交缺陷）、埋珠行为增加（重复和刻板行为），以及自我梳理时间延长（焦虑样行为）。通过磁共振成像（MRI）和用H&E染色的冠状脑切片，观察到成年MIA雄性子代的侧脑室（LVs）显著扩张，而雌性子代未见此现象，这表明MIA导致了子代性别特异性的脑室扩大。此外，通过相关性分析发现脑室扩大的程度与子代各种ASD样行为的严重程度之间存在显著的正相关关系，这暗示了MIA子代中的神经行为异常可能与脑室扩大存在潜在联系。为了进一步研究MIA子代侧脑室的发育变化，在出生后1周和3周监测了子代的脑室大小。鉴于在出生后1周内对子代进行麻醉下的脑部MRI存在技术限制，直接采集了1周龄子代的大脑进行H&E染色观察。结果显示，1周龄和3周龄的MIA子代均表现出脑室扩大，这表明脑室扩大从出生开始持续到成年，并且没有后续的补偿性修复过程。
图二 MIA引发了子代脉络丛和室管膜的结构与功能异常
脑室扩大可能由多种因素引起，例如脑脊液的过度产生、室管膜纤毛功能障碍或脑脊液重吸收减少。中脑导水管（Sylvius导水管）狭窄（称为导水管狭窄）通常是与脑脊液异常积聚（即脑积水）相关的主要潜在原因。为了评估成年MIA子代的脑室扩大是否由脑室系统阻塞引起，进行了组织学分析，并利用脑脊液示踪剂Evans blue研究了脑脊液流出情况。结果显示，在成年MIA子代的大脑中，脑室通道未发现阻塞，中央导水管也未见畸形。脉络丛（Chp）的炎症足以导致非阻塞性脑积水。随后测量了侧脑室中脉络丛产生的脑脊液速率。研究结果证实，成年期暴露于MIA的子代比PBS处理组的脑脊液生成速率更高。先前的研究表明，炎症介质增强了NKCC1（一种在脉络丛上皮细胞（CHPEs）顶膜表达的Na-K-Cl共转运蛋白）的磷酸化水平，从而导致CHPEs产生更多的脑脊液。成年MIA子代在脉络丛中表现出更高的顶膜磷酸化NKCC1（pNKCC1）表达，并且脉络丛基质空间内出现巨噬细胞聚集。此外，还观察到暴露于MIA的子代脉络丛中IL-1β和TNF-α的mRNA水平升高，这表明MIA引发了成年子代脉络丛的炎症。脉络丛内的炎症被认为会损害血-脑脊液屏障的完整性。这种扰动可能导致大分子从血液泄漏到脑脊液中，从而增加脑脊液的粘度和渗透压。这些变化可能会增强脑脊液的生成并阻碍其循环。发现成年MIA子代脑脊液中的泄漏水平增加。同样，MIA子代脉络丛上皮细胞中occludin和β-catenin的分布受到破坏；具体而言，在PBS子代的脉络丛中，occludin和β-catenin沿每个细胞一致分布，而MIA子代的脉络丛染色模式被破坏，呈现弥散状。综上所述，这些数据表明MIA引发了成年子代脉络丛的持续炎症，并破坏了其B-CSFB。接下来研究了MIA对成年子代室管膜功能和形态的影响。观察到成年MIA子代的侧脑室脑脊液流动减弱。成年MIA子代的室管膜表现出纤毛方向紊乱，失去了方向一致性，并且纤毛数量减少。成年MIA子代侧脑室壁上Foxj1+Sox2+ ECs的密度显著降低，而Foxj1-Sox2+前体细胞的密度没有显著变化，这表明MIA子代的SVZ前体细胞在早期发育过程中经历了异常分化命运。此外，检测到成年MIA子代侧脑室壁中Foxj1蛋白表达水平降低。这些结果表明，母体炎症损害了子代正常的脑脊液流动和ECs的分化。作者还发现成年MIA子代的淋巴引流显著减少。这些发现表明，成年MIA子代表现出淋巴引流能力下降，可能是由于其淋巴管内功能性蛋白表达减少所致。
图三 母体IFN-γ信号增强会触发子代出现脑室扩大、ASD样行为以及脉络丛和室管膜功能障碍
为了进一步确定IFN-γ对成年子代脑室扩大和行为的直接影响，作者在怀孕母鼠的胚胎第12.5天（E12.5）注射了IFN-γ重组蛋白或PBS。与聚肌胞苷酸[poly (I:C)]注射类似，母体注射IFN-γ导致成年子代出现脑室扩大和ASD样表型。在脉络丛中，母体注射IFN-γ同样增加了子代的脑脊液生成速率和脉络丛通透性。此外，在母体注射IFN-γ后，还观察到脉络丛的炎症损伤特征，包括巨噬细胞浸润、NKCC1激活以及紧密连接的破坏。在室管膜中，母体注射IFN-γ减缓了室管膜纤毛生成的脑脊液流动，并降低了子代侧脑室中室管膜细胞和纤毛的密度。这些数据表明，与MIA类似，产前暴露于IFN-γ足以引发成年子代的脑室扩大和ASD样行为。
综上所述，本研究揭示了IFN-γ信号通路在MIA子代脑室扩大中的作用及其机制。研究结果为自闭症谱系障碍的病理机制提供了新的见解，并确定了一个潜在的治疗靶点，用于神经发育障碍的治疗。
文章来源
https://doi.org/10.1186/s12974-025-03409-3
