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神经系统感染与认知能力之间的联系
更新时间:2023-12-13   点击次数:326次

即使是在大脑康复后,大脑中曾经历过的细菌感染也会产生持久的影响。在这篇文章中,我们将看到一项使用鼠类家居行为活动观测箱和认知墙来研究这种认知障碍背后的机制。

细菌感染对我们的身体是有害的,尤其是在中枢神经系统(CNS)中,感染会导致认知能力下降。最近的一项研究表明,中枢神经系统感染会增加患痴呆症的风险[1]。神经系统损伤的一个关键原因是对感染的炎症反应。在本博客中,我们将探讨Cassidy及其同事的一篇研究论文,该论文旨在使用鼠类家居行为活动观测箱认知墙[2]来探索这些神经并发症的潜在机制。


用小鼠模型研究脑感
在这项研究中,Cassidy等人将李斯特菌(Lm)注射到八周大的小鼠体内。Lm是一种侵入大脑的食源性细菌,感染后会引起神经系统并发症。

研究人员给D57BL/6J小鼠注射磷酸盐缓冲盐水或含有Lm菌株的PBS。在这个实验中使用了两种不同的Lm菌株。第一种是Lm 10403s菌株(在没有抗生素治疗的情况下对小鼠是致命的),以及一种编码李斯特菌素O的基因缺失的突变菌株。这种突变体不会侵入大脑。注射后,给小鼠提供抗生素。

认知墙用于评估小鼠的认知能力。使用动物运动轨迹跟踪系统在鼠类家居行为活动观测箱中观察小鼠。鼠类家居行为活动观测箱和动物运动轨迹跟踪系统的结合使研究人员能够观察动物并进行测试,且无需处理动物,从而将人类的影响降至低点


如何测试学习行为?
认知墙是鼠类家居行为活动观测箱的附加项,用于评估辨别学习和反向学习。认知墙包含三个洞,小鼠可以进入这些洞来获得食物奖励。当小鼠通过正确的洞进入该区域时,它会获得食物奖励。小鼠移动的记录和食物奖励的分配都由动物运动轨迹跟踪系统使用试验和硬件控制模块进行控制。

入口的数量或正确响应的任何组合都可以编程到系统中。Cassidy等人还改变了实验方案,以测试老鼠是否能够消除先前学习的行为,并学会如何获得新的奖励。反向学习更为复杂,因为它涉及多个大脑区域,如海马体、杏仁核、眶额皮层和背侧纹状体。

细菌感染导致认知能力下降
Cassidy及其同事能够证明,从Lm感染中康复的小鼠在学习和消除学习任务方面的表现都较低。尽管早在感染后一个月就显示出轻微的差异,但显著的结果是在感染后四个月观察到的。此外,与变异毒株相比,神经侵袭性毒株的认知能力下降最为严重。这是由于持续的神经元炎症。

与对照组相比,注射变异毒株的小鼠表现出认知能力下降。其潜在机制很可能与系统性细胞因子对感染的反应有关。研究人员没有进一步探讨这一点,但确实表明认知能力下降不仅仅是由细菌向大脑的细胞渗透引起的。

有趣的是,感染神经侵袭性Lm的小鼠表现出运动减少,这也是最近在患有认知障碍的人类身上观察到的。


加深对大脑感染的理解
对不同菌株的Lm进行更多的实验很重要,尤其是一种在不侵入大脑的情况下引起大脑炎症的菌株。此外,有必要进行更广泛的研究,观察更多样化的小鼠年龄组和性别(因为研究中只使用特定年龄的雄性小鼠)。

了解和测量这些感染对认知功能影响的能力是识别不同感染如何通过神经毒性作用影响大脑的关键一步。这些信息对于开发有效的治疗方法以最大限度地减少感染后认知能力下降至关重要。

参考文献
[1] Sipilä, P.N.; Heikkilä, N.; Lindbohm, J.V.; Hakulinen, C.; Vahtera, J.; Elovainio, M.; Suominen, S.; Väänänen, A.; Koskinen, A.; Nyberg, S.T.; et al. Hospital-Treated Infectious Diseases and the Risk of Dementia: A Large, Multicohort, Observational Study with a Replication Cohort. Lancet Infect. Dis. 2021, 21, 15571567, doi:10.1016/S1473-3099(21)00144-4.

[2]Cassidy, B.R.; Logan, S.; Farley, J.A.; Owen, D.B.; Sonntag, W.E.; Drevets, D.A. Progressive Cognitive Impairment after Recovery from Neuroinvasive and Non-Neuroinvasive Listeria Monocytogenes Infection. Front. Immunol. 2023, 14.


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