神经炎症与多种神经退行性疾病有关。血脑屏障（BBB）维持大脑的免疫特异性条件，使外周产生的炎症不适合用于研究神经炎症。外周炎症可以通过影响BBB的完整性，将炎症细胞和细胞因子从血液运输到大脑。一个更具有代表性的模型应显示大脑中的局部神经炎症，而没有外周效应。
本研究探索了在成年雄性C57Bl/6J小鼠中利用三种刺激物（LPS、BzATP和LPS+BzATP）建立局部神经炎症模型的最佳实验设计。测量了各种组织和液体中的促炎细胞因子水平，包括通过推拉微透析或开放流动微灌注收集的间质液，以及血液和脑组织的分析。研究了对不同刺激物反应的促炎细胞因子的分布和定位差异。
方法
研究在AAALAC认证的实验室进行，遵循国家研究委员会的《实验动物管理和使用指南》（2011年）和欧盟指令2010/63的标准。所有动物处理均获得荷兰国家动物实验委员会的批准。
首先比较了麻醉动物急性脑室内（ICV）注射LPS与自由活动清醒动物的ICV注射LPS和/或BzATP后的效果。给药后四小时采集终末脑组织，并使用IL-1β ELISA（R&D Systems）进行分析。
然后研究了LPS和BzATP给药的时间。成年雄性C57Bl/6J小鼠在左ICV处手术植入导管用于给药，在右CTX处植入导管用于微透析或微灌注样本的收集。恢复后，自由活动的清醒动物接受治疗，并采集微透析或微灌注样本。所有样本均使用IL-1β ELISA（R&D Systems）或小鼠炎症面板（MSD）进行分析，特别是针对TNF-α、IL-1β和IL-6水平。这里仅呈现最近试验中最佳时间点的数据。
给药后4小时的组织水平
麻醉成年雄性C57Bl/6J小鼠急性ICV给药LPS（蓝色条形图），并在给药后四小时采集终末组织，结果显示整个大脑中IL-1β显著升高，而在对照组动物（黑色条形图）中未检测到。对照组动物的血液和脑脊液（CSF）中的IL-1β水平低于定量下限（LLOQ）。LPS处理的大鼠CSF中的IL-1β水平显著增加（约2200 pg/mL），但血浆中仅轻度增加（约100 pg/mL）。
自由活动的导管植入成年雄性C57Bl/6J小鼠ICV注射LPS（蓝色条形图）、BzATP（红色条形图）或LPS + BzATP（紫色条形图），并在给药后四小时采集终末组织，结果显示LPS和LPS + BzATP处理的动物IL-1β显著增加，而BzATP或对照组（黑色条形图）动物未观察到这种现象。左、右皮层中的效应比纹状体和海马组织更强。对照组动物的IL-1β水平低于LLOQ，而LPS + BzATP处理的小鼠血浆中IL-1β略有升高（约60 pg/mL）。
ICV给药后的微透析
ICV给药LPS在t = 120分钟，随后在t = 0分钟给药BzATP（紫色方块），导致大脑皮层间质空间中的TNF-α、IL-1β和IL-6水平增加。对照组动物（黑色圆圈）未显示任何立即增加。
BzATP ICV给药后，TNF-α、IL-1β和IL-6水平显著高于对照组。这些结果在推拉微透析和开放流动微灌注样本中均获得；然而，推拉微透析（上图）的变异性低于开放流动微灌注（下图）。
终末组织样本中的IL-1β水平与间质液水平和之前的组织采集实验一致。LPS + BzATP处理的动物IL-1β水平显著增加（紫色条形图），而对照组动物未显示或仅有低水平（黑色条形图）。
优化LPS和BzATP刺激的时间，导致小鼠大脑间质液中TNF-α、IL-1β和IL-6水平升高。这些可通过推拉微透析和开放流动微灌注识别。基于这些实验结果，建议使用推拉微透析而非开放流动微灌注，因为微透析结果更为一致。
局部应用LPS结合微分析减少了神经炎症的外周副作用，并使研究抗神经炎症药物的潜在时间依赖性效应成为可能。
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