槲皮素减轻母体呼吸道病毒引起的胎儿神经免疫失调

Quercetin attenuates maternal respiratory virus-induced fetal neuroimmune dysregulation

作者信息Yihang Chen, Shengdi Xi, Guirong Shi, Qiwu Bian, Yonggang Zhou, Haiming Wei, Binqing Fu
PMID42947203
发布时间2026-07-28
DOI10.1186/s12974-026-03983-0

实验完整度

高

含小鼠妊娠H1N1感染模型、NK细胞清除与Gzmb条件敲除、单细胞测序、行为学及人蜕膜NK细胞体外验证,具备功能与机制验证

主要模型

C57BL/6小鼠妊娠H1N1(PR8)感染模型 Ncr1-Cre与Gzmbflox/flox杂交的NK细胞特异性Gzmb敲除小鼠 E18.5雄性胎脑CD11b⁺髓系细胞 健康妊娠人蜕膜组织来源的dNK细胞

重点核对

H1N1 PR8于E9.5鼻内接种约20 PFU,对照接种等体积无菌生理盐水 E10.5腹腔注射500 µg anti-NK1.1抗体PK136或同型对照清除母体NK细胞 槲皮素300 µg/次(约10 mg/kg)于E12.5和E15.5或E11.5和E12.5灌胃,对照给予等体积含DMSO溶剂 E18.5雄性胎脑脉络丛和脑膜Iba1⁺CD68⁺巨噬细胞比例定量 人dNK细胞体外经IFN-β 125 ng/mL和/或槲皮素40 µg/mL处理

摘要

背景:孕期母体呼吸道病毒感染在流行病学上与子代神经发育障碍风险增加相关,但破坏胎儿神经免疫稳态的因果免疫机制尚不清楚。方法:通过胚胎第9.5天鼻内接种亚致死剂量H1N1(PR8)建立小鼠妊娠流感模型。母体免疫调节采用自然杀伤(NK)细胞清除和母体NK细胞颗粒酶B(Gzmb)基因缺失,以及在特定妊娠窗口给予槲皮素。胎儿神经免疫结局通过免疫染色和胎儿脑屏障区域巨噬细胞活化的定量分析评估,辅以胎儿脑CD11b⁺髓系群体的单细胞RNA测序。子代行为表型在成年期评估,并进行蜕膜转录组分析以表征母胎界面变化。同时,体外用干扰素-β刺激人蜕膜NK细胞,加或不加槲皮素,以检查保守的免疫调节效应。结果:母体H1N1感染诱导强烈的母体肺部炎症,并伴有胎儿神经免疫失调,表现为胎儿脉络丛和脑膜中Iba1⁺CD68⁺巨噬细胞积累增加。清除母体NK细胞显著改善这些胎儿神经免疫异常,提示母体NK细胞是关键介质。槲皮素治疗减轻胎儿神经炎症并改善子代自闭症样行为。单细胞转录组分析显示,槲皮素逆转干扰素刺激基因程序并减弱感染诱导的促炎胎儿巨噬细胞亚群扩增。机制上,槲皮素减少NK来源的颗粒酶B,同时增强蜕膜Serpina3n和更广泛的妊娠支持性分子程序,并减轻感染相关的胎儿生长受限。结论:这些发现确定母体NK细胞来源的颗粒酶B是呼吸道病毒诱导胎儿神经免疫紊乱的核心驱动因素,并支持槲皮素作为能够减轻母体免疫失调和胎儿神经炎症的双重作用免疫调节候选物。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
孕期生理相关活呼吸道病毒感染是否通过母体NK细胞来源的颗粒酶B引起胎儿神经免疫失调,以及槲皮素能否减轻该过程。
核心机制
母体呼吸道病毒感染激活蜕膜NK细胞,使其上调Gzmb并增加胎儿暴露;槲皮素抑制dNK细胞的ISG和GZMB表达,同时上调蜕膜Serpina3n及VEGFA、PTN等妊娠支持性程序,从而减轻胎儿神经炎症。
主要证据
小鼠妊娠H1N1感染模型中胎脑脉络丛和脑膜Iba1⁺CD68⁺巨噬细胞积累增加,NK细胞清除或NK特异性Gzmb敲除可改善;单细胞测序显示槲皮素逆转ISG程序并减少S100a8⁺巨噬细胞;行为学显示槲皮素改善子代自闭症样行为;人dNK细胞体外实验显示槲皮素抑制IFN-β诱导的ISG和GZMB及JAK1/STAT1磷酸化。
研究意义
研究将母体NK细胞来源颗粒酶B与生理性呼吸道病毒感染模型中的胎儿神经免疫失衡相联系,为探索减轻孕期感染相关神经发育风险的策略提供临床前框架;作者明确指出目前结果尚不支持给孕妇使用槲皮素。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

建立妊娠H1N1感染模型并评估母体肺部炎症

确认亚致死剂量呼吸道病毒感染是否引起母体肺部炎症及全身免疫激活。

E9.5鼻内接种约20 PFU H1N1 PR8或无菌生理盐水,监测母体体重、肺重/体重比、肺组织H&E、病毒mRNA、ISG qPCR、血清IL-6 ELISA及病毒NP免疫组化。

2

评估母体感染对胎儿神经免疫和妊娠结局的影响

确定母体呼吸道病毒感染是否引起胎儿脑屏障区域巨噬细胞活化和胎儿生长受限。

E18.5收集雄性胎脑,免疫组化检测脉络丛和脑膜Iba1⁺CD68⁺巨噬细胞比例;同时评估胎儿体重、吸收率和性别比例。

3

验证母体NK细胞及NK来源GzmB的介导作用

检验母体NK细胞和NK细胞来源GzmB是否介导呼吸道病毒诱导的胎儿神经免疫异常。

E10.5腹腔注射PK136或同型对照清除NK细胞;利用Ncr1-Cre与Gzmbflox/flox杂交的Gzmb−ΔNK小鼠,E9.5感染后E18.5检测胎脑巨噬细胞活化;流式验证NK清除效率及dNK中GzmB缺失。

4

评估槲皮素对胎儿神经炎症和子代行为的作用

检验槲皮素能否减轻母体H1N1感染诱导的胎儿神经炎症及子代自闭症样行为。

感染后E12.5和E15.5灌胃槲皮素或DMSO溶剂,E18.5检测胎脑巨噬细胞;子代P56–84进行旷场、大理石掩埋和改良社交偏好/社交新颖性测试。

5

单细胞转录组解析胎脑髓系细胞亚群变化

明确母体感染及槲皮素处理影响的胎脑巨噬细胞和微胶质细胞亚群及基因程序。

MACS富集E18.5雄性胎脑CD11b⁺细胞进行10x Genomics单细胞RNA测序,分析巨噬细胞和微胶质细胞亚群、ISG表达及差异基因GO富集。

6

验证槲皮素作用对母体NK细胞的依赖性

检验槲皮素减轻胎儿神经炎症是否依赖母体NK细胞而非直接对抗循环GzmB。

E10.5清除NK细胞后,E11.5和E14.5尾静脉注射重组GzmB或生理盐水,E12.5和E15.5灌胃槲皮素或DMSO,E18.5检测胎脑巨噬细胞。

7

分析槲皮素对小鼠dNK细胞转录组和GzmB分泌的影响

确定槲皮素是否抑制感染诱导的dNK细胞ISG和细胞毒性程序及GzmB胎儿暴露。

E9.5感染,E11.5和E12.5灌胃槲皮素,E13.5分选dNK进行Smart-seq bulk RNA测序、流式检测GzmB及羊水Western blot。

8

人dNK细胞体外验证槲皮素的直接免疫调节作用

检验槲皮素是否直接逆转IFN-β诱导的人dNK细胞ISG和GZMB表达及JAK-STAT信号。

MACS分离人dNK细胞,IFN-β刺激加或不加槲皮素,进行RNA-Seq、qPCR、Western blot检测JAK1/STAT1磷酸化及分子对接分析。

9

分析槲皮素对蜕膜妊娠支持性程序的影响

评估槲皮素对蜕膜转录组、Serpina3n表达及胎儿生长的作用。

E13.5收集蜕膜组织进行bulk RNA测序和Western blot检测SERPINA3N;检测E13.5和E18.5胎儿体重及吸收率;人蜕膜NK细胞和基质细胞体外检测VEGFA、PTN和SERPINA3表达。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
槲皮素Sigma–Aldrich117-39-5
抗NK1.1单克隆抗体PK136Bio X CellBE0036
酪胺信号放大试剂盒(Alexa Fluor™酪胺)Invitrogen--
ProLong™ Diamond抗荧光淬灭封片剂InvitrogenP36961
DAPIInvitrogenD1306
RNAiso PlusTakara9108
MonScript™ RTIII全功能逆转录预混液(含dsDNase)MonadMR05101M
SYBR Green Pro Taq HS预混qPCR试剂盒Accurate BiologyAG11701
双色SDS-PAGE上样缓冲液(6X)BeyotimeP0298
Foxp3/转录因子染色缓冲液eBioscience--
FACSCelesta流式细胞仪BD Biosciences--
BD FACSAria III细胞分选仪BD--
胶原酶Sigma-Aldrich--
RNeasy Mini试剂盒Qiagen--
TruSeq链特异性总RNA样本制备试剂盒Illumina--
SMARTer超低量RNA试剂盒Clontech--
Advantage 2 PCR试剂盒Clontech--
TruSeq DNA文库制备试剂盒Illumina--
Chromium单细胞3′基因表达平台10x Genomics--
PANNORAMIC MIDI II数字切片扫描仪3DHISTECH--
QuantCenter软件3DHISTECH--
IL-6 ELISA试剂盒STARTBIO--
孕酮和皮质酮ELISA试剂盒Absin--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
妊娠H1N1感染模型
病毒株H1N1 PR8、接种剂量约20 PFU、接种时间E9.5、鼻内接种体积40 µL、麻醉剂2%戊巴比妥钠125 µL腹腔注射
阅读提示:Methods中Influenza a infection during pregnancy小节
槲皮素给药
剂量300 µg/次(约10 mg/kg)、溶剂DMSO、给药途径口服灌胃、给药时间E12.5和E15.5(胎脑实验)或E11.5和E12.5(蜕膜实验)
阅读提示:Methods中Quercetin administration during pregnancy与Flow sorting of mouse decidual NK cells小节
母体NK细胞清除
anti-NK1.1抗体PK136 500 µg、E10.5腹腔注射、同型对照设置
阅读提示:Methods中Maternal NK cell depletion小节
NK特异性Gzmb敲除
Ncr1-Cre与Gzmbflox/flox杂交策略、Gzmb−ΔNK基因型、对照Ncr1-Cre孕鼠
阅读提示:Methods中Mice小节及Fig. 2D图注
重组GzmB回补实验
重组GzmB 20 µg于E11.5和E14.5尾静脉注射、槲皮素10 mg/kg于E12.5和E15.5灌胃、三组分组设置
阅读提示:Methods中Granzyme B injection小节及Fig. 5A图注
人dNK细胞体外刺激
IFN-β 125 ng/mL、槲皮素40 µg/mL、处理时间6 h(基因表达)或16 min(Western blot)、每组n=5或n=6
阅读提示:Methods中MACS isolation and in vitro stimulation of human decidual NK cells小节及Fig. 7图注
胎脑巨噬细胞定量
E18.5雄性胎脑、每脑一个冠状切片、按脑室形态选取、脉络丛和脑膜解剖学ROI定义、Iba1和CD68曝光参数
阅读提示:Methods中Immunohistochemistry小节及Fig. 1、Fig. 2、Fig. 3图注
子代行为学
8–12周龄雄性子代、每组来自4只独立孕鼠、测试间隔至少3天、窝别作为随机效应的混合效应模型、大理石掩埋实验未设盲
阅读提示:Methods中Behavioral studies小节