B-ビタミン補給は、マウスの子孫の神経炎症を抑制することにより、妊娠中の都市型PM暴露によって誘発された不安やうつ病様行動を改善する

B-vitamin supplementation ameliorates anxiety- and depression-like behavior induced by gestational urban PM exposure through suppressing neuroinflammation in mice offspring.

• Xia Wang
• Tingting Wang
• Lijuan Sun
• Haoyun Zhang
• Chong Liu
• Can Zhang
• Li Yu

抄録

PM暴露は、新興の環境問題と密接にそのような思春期の不安やうつ病などの心理状態に関連した深刻な健康障害である。思春期は、特に前頭前野で、連続的な脳の成熟によって特徴づけられる神経系の発達のための重要な期間です。これらの思春期の状態の病因は、おそらく子宮内環境曝露によって誘発された悪影響に起因する胎児起源に由来する可能性がある。不安や抑うつのような行動は、有用なモデルシステムとして機能するマウスの子孫のPMへの妊娠曝露によって誘導することができます。最近の研究では、B-ビタミンは、思春期のマウスの子孫におけるPM誘発海馬神経炎症と機能に関連した空間記憶障害を軽減する可能性があることを示しています。しかし、皮質損傷と関連する神経行動障害は、妊娠PMの暴露によって誘導されただけでなく、マウスの子孫における介入によって潜在的な可逆性を解明する必要があります。ここで、我々は、B-ビタミンが不安とうつ病が密接に関連している皮質領域上の都市PMへの妊娠曝露に由来する悪影響からマウスの子孫を保護するかどうかを調査することを目的とした。妊娠中のマウスを3群に分けた：コントロール群（PBSのみで処理）、モデル群（PMとPBSの両方で処理）、介入群（PMとB-ビタミンの両方で処理）。その後、マウスの子孫を包括的な神経行動学的、超構造学的、生化学的、分子生物学的解析に適用した。興味深いことに、妊娠中のPM曝露は不安行動やうつ病様行動を含む神経行動異常につながることが観察された。また、前頭前野では、神経炎症、酸化的損傷、アポトーシスの増加、カスパーゼ-1を介した炎症性ソームの活性化が観察された。また、B-ビタミンの投与により、行動変化と分子変化の両方が有意に緩和された。以上の結果から、妊娠性PM曝露により誘発された不安や抑うつ様行動は、B-ビタミンの補給により、アポトーシス、酸化損傷、神経炎症、カスパーゼ-1介在性インフルマソーム活性化の抑制を介して改善される可能性が示唆された。

PM exposure is an emerging environmental concern and severe health insult closely related to psychological conditions such as anxiety and depression in adolescence. Adolescence is a critical period for neural system development characterized by continuous brain maturation, especially in the prefrontal cortex. The etiology of these adolescent conditions may derive from fetal origin, probably attributed to the adverse effects induced by intrauterine environmental exposure. Anxiety- and depression-like behavior can be induced by gestational exposure to PM in mice offspring which act as a useful model system. Recent studies show that B-vitamin may alleviate PM-induced hippocampal neuroinflammation- and function-related spatial memory impairment in adolescent mice offspring. However, cortical damage and related neurobehavioral defects induced by gestational PM exposure, as well as the potential reversibility by interventions in mice offspring require to be elucidated. Here, we aimed to investigate whether B-vitamin would protect mice offspring from the adverse effects derived from gestational exposure to urban PM on cortical areas to which anxiety and depression are closely related. Pregnant mice were divided into three groups: control group (treated with PBS alone), model group (treated with both PM and PBS), and intervention group (treated with both PM and B-vitamin), respectively. The mice offspring were then applied to comprehensive neurobehavioral, ultrastructural, biochemical, and molecular biological analyses. Interestingly, we observed that gestational PM exposure led to neurobehavioral defects including anxiety- and depression-like behavior. In addition, neuroinflammation, oxidative damage, increased apoptosis, and caspase-1-mediated inflammasome activation in the prefrontal cortex were observed. Notably, both behavioral and molecular changes could be significantly alleviated by B-vitamin treatment. In summary, our results suggest that the anxiety- and depression-like behavior induced by gestational PM exposure in mice offspring can be ameliorated by B-vitamin supplementation, probably through the suppression of apoptosis, oxidative damage, neuroinflammation, and caspase-1-mediated inflammasome activation.

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