Despite mounting evidence for the role of inflammation in Major Depressive Disorder (MDD), in vivo preclinical investigations of inflammation-induced negative affect using whole brain imaging modalities are scarce, precluding a valid model within which to evaluate pharmacological interventions. Here we used an E. coli lipopolysaccharide (LPS)-based model of inflammation-induced depressive signs in rats to explore brain changes using multimodal neuroimaging methods. During the acute phase of the LPS response (2 h post injection), prior to the emergence of a task-quantifiable depressive phenotype, striatal glutamine levels and splenial, retrosplenial, and peri-callosal hippocampal cortex volumes were greater than at baseline. LPS-induced depressive behaviors observed at 24 h, however, occurred concurrently with lower than control levels of striatal glutamine and a reversibility of volume expansion (i.e., shrinkage of splenial, retrosplenial, and peri-callosal hippocampal cortex to baseline volumes). In both striatum and hippocampus at 24 h, mRNA expression in LPS relative to control animals demonstrated alterations in enzymes and transporters regulating glutamine homeostasis. Collectively, the observed behavioral, in vivo structural and metabolic, and mRNA expression alterations suggest a critical role for astrocytic regulation of inflammation-induced depressive behaviors.

中文翻译：

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结构和生化成像揭示了大鼠脑中系统性 LPS 诱导的变化

尽管有越来越多的证据表明炎症在重度抑郁症 (MDD) 中的作用，但使用全脑成像方式对炎症引起的负面影响进行的体内临床前研究很少，因此排除了评估药理干预的有效模型。在这里，我们使用基于大肠杆菌脂多糖 (LPS) 的大鼠炎症诱导抑郁症状模型，使用多模式神经成像方法探索大脑变化。在 LPS 反应的急性期（注射后 2 小时），在出现任务可量化的抑郁表型之前，纹状体谷氨酰胺水平和脾、脾后和胼胝体周围海马皮层体积大于基线。然而，在 24 小时观察到 LPS 诱导的抑郁行为，与低于对照水平的纹状体谷氨酰胺和体积膨胀的可逆性同时发生（即，脾、脾后和胼胝体周围海马皮层收缩至基线体积）。在 24 小时时，在纹状体和海马体中，LPS 中的 mRNA 表达相对于对照动物显示出调节谷氨酰胺稳态的酶和转运蛋白的改变。总的来说，观察到的行为、体内结构和代谢以及 mRNA 表达改变表明星形胶质细胞对炎症诱导的抑郁行为的调节具有关键作用。相对于对照动物，LPS 中的 mRNA 表达表明调节谷氨酰胺稳态的酶和转运蛋白发生了改变。总的来说，观察到的行为、体内结构和代谢以及 mRNA 表达改变表明星形胶质细胞对炎症诱导的抑郁行为的调节具有关键作用。相对于对照动物，LPS 中的 mRNA 表达表明调节谷氨酰胺稳态的酶和转运蛋白发生了改变。总的来说，观察到的行为、体内结构和代谢以及 mRNA 表达改变表明星形胶质细胞对炎症诱导的抑郁行为的调节具有关键作用。