空气污染和压力会改变雄性小鼠的大脑发育和社会行为

空气污染和压力会改变雄性小鼠的大脑发育和社会行为
环境和住房压力会改变雄性小鼠的大脑结构,这或许可以解释在人类身上的类似发现。图源:杜克大学Carina Block

海军海洋学家卡琳娜·布洛克(Carina Block)有一种预感,她和她的女水手同事经常接触的喷气式飞机废气,加上不可避免的工作压力,会对她们的孩子造成不利的健康后果。一项针对老鼠的新研究支持了布洛克的怀疑,研究发现,怀孕期间空气污染和住房不安全会导致雄性(而非雌性)幼鼠的自闭症样社会行为和不同的大脑连接。免疫系统似乎有问题。

布洛克回忆说:“我怀孕了,压力很大,在飞机附近工作。“我每天都要经过飞机燃油尾气。结果我的孩子患上了脑积水”。

布洛克的女儿现在很健康,布洛克也一样,在杜克大学心理学和神经科学教授斯塔西·比尔博博士和细胞生物学教授卡格拉·埃尔奥卢博士的实验室里获得博士学位后,她现在是布洛克博士nd版的细胞的报道提供了令人信服的证据,如果她怀的是儿子,他可能一出生就患有自闭症。

空气污染,如废气排放在卡车里,会增加神经发育障碍的发病率,比如精神分裂症而且自闭症.而全球99%的人住在城市里,只有每44个孩子中就有一个被诊断为自闭症(男孩比女孩多四倍)。

为什么不是每个人都得自闭症呢?

比尔博说:“环境毒素对某些人的危害比对另一些人的危害更大,受影响的总是那些最脆弱的人群。”就自闭症和空气污染而言,比尔博认为缺失的一环是源于贫穷

“不是那样的没有压力。”比尔博说。“但当你不得不担心你要住在哪里,以及你在家里是否安全时,情况就不一样了。”

虽然有令人信服的人体数据为了揭示空气污染和压力共同影响发育中的儿童大脑的生物学机制,直接在孕妇身上测试这些想法是不可能的(也是不道德的)。

为了填补这一空白,布洛克和她的团队曝光了许多人每天忍受着糟糕的住房和空气质量,并看看他们的后代是如何生活的。

作为空气污染的代表,老鼠妈妈暴露在柴油尾气颗粒中,这是一种无形但有害的污染物,半卡车和工程机械定期排放。在怀孕快结束的时候,老鼠妈妈面临着另一个压力:住房不足。怀孕的老鼠被分配到比平时更少的建筑材料来为它们的幼崽建造巢穴。

尽管如此,有压力的母亲仍然是优秀的父母——她们和那些没有产前压力的母亲一样,照顾和培养她们的孩子。但是,尽管他们的女儿像预期的那样长大,他们的儿子却在一生中误读了社会暗示。在青少年时期,在压力和雾霾环境下出生的男性更喜欢和一只黄色橡胶鸭而不是附近的老鼠一起玩(老鼠通常更喜欢有自己的同伴而不是洗澡玩具)。

接下来,布洛克和她的团队做了任何有经验的神经科学家都会做的事情:她观察了大脑是否在早期被重新布线,导致了害羞的男性青少年。具体来说,研究小组想知道男性的大脑是否在发育早期没有得到必要的改善。

在生命早期,所有动物出生时都有过多的脑细胞连接,称为突触,随着我们的成长,这些连接需要减少。导致成功完成任务的突触,比如拿起杯子,会得到维持和加强,而导致失败的连接则会被移除。

吸入过柴油烟雾的压力大的母亲所生的男孩,在蹒跚学步时就错过了前扣带皮层(ACC)的预定突触剃除,这是一个对感知和产生社会线索很重要的大脑区域。男性在这个区域过多的突触似乎解释了他们青少年时期害羞的社交倾向,但这留下了一个悬而未决的问题,即怀孕期间雾霾和压力的双重打击是如何阻止典型的大脑雕刻的。

为了回答这个问题,布洛克和她的团队研究了特别是大脑中的免疫细胞小胶质细胞。

除了监测细菌和病毒,小胶质细胞还对脆弱或死亡的突触保持警惕,它们很容易吸收这些突触来帮助清理大脑。布洛克推断,如果突触比平常多,可能受影响的男性大脑中就没有那么多小胶质细胞。

令她惊讶的是,布洛克发现,来自有压力母亲的青春期男性与来自无压力母亲的同龄男性在前扣带回中有同样多的小胶质细胞。然而,雾霾和居住压力导致小胶质细胞缺乏刺激它们对突触胃口的蛋白质,这可能解释了观察到的过度生长。

到了成年,一切都颠倒过来了。来自烟雾和压力环境的母亲的雄性大脑前扣带突触更少,而且比没有受到烟雾和压力影响的同龄人更合群。这种非典型的外向而非保守的倾向反映了自闭症相关基因小鼠的行为和大脑活动布洛克的合作者和合著者,杜克大学神经生物学教授和精神病学家卡富伊·扎拉萨博士最近描述道。

自闭症患者经常被错误地认为不太善于社交,但布洛克分享说:“如果你遇到了一个自闭症患者,那么你就遇到了一个自闭症患者。”

Dzirasa补充说,他的许多自闭症患者都无法通过用于诊断小鼠的标准实验室测试,如果啮齿动物社交倾向较低,这些测试基本上就会把它们归类为自闭症类动物。相反,Dzirasa和Block说这是针对患有,这更多的是对社交暗示和习俗的误解,而不是天生内向。

布洛克和比尔博认为这项工作提供了一个清晰的机制这也许可以解释为什么空气污染如此严重增加孩子患自闭症的可能性除非他们出生在贫困社区。这也可能会导致药物帮助防止小胶质细胞受到环境压力的影响,因为柴油尾气和住房压力会引发类似的免疫反应得了流感。

现在,比尔博和她的团队希望这一关于压力和影响的明确证据怀孕期间促使政策制定者推动立法,支持清洁空气倡议和社会服务,如改善和扩大公共住房。

“你不能忽视这项研究的机械发现。”比尔博说。“这正在发生,就是这样。”


进一步探索

揭示免疫细胞如何培育大脑连接

更多信息:Staci D. Bilbo,产前环境应激因素损害男性出生后小胶质细胞功能和成年行为,细胞的报道(2022)。DOI: 10.1016 / j.celrep.2022.111161www.cell.com/cell-reports/full…2211-1247(22)00970-6
期刊信息: 细胞的报道

所提供的杜克大学
引用:空气污染和压力改变雄性小鼠的大脑发育和社会行为(2022,8月3日),检索自2022年8月6日//www.puressens.com/news/2022-08-air-pollution-stress-brain-social.html
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