TLR4 (Toll-like receptor-4) expression and frontal-cingulate volumes in schizophrenia

Ideggyogy Sz. 2020 Sep 30;73(9-10):303-308. doi: 10.18071/isz.73.0303.

Abstract

Evidence suggests that pathogen-associated pattern recognition receptors (Toll-like receptors, TLRs) are implicated in the pathophysiology of schizophrenia. TLRs are important in both peripheral immune responses and neuronal plasticity. However, the relationship between peripheral TLR expression and regional brain volumes is unknown in schizophrenia. We therefore assessed 30 drug-naïve, first-episode patients with schizophrenia. TLR4+/TLR1+ monocytes were measured using flow-cytometry. High resolution magnetic resonance images (T1 MRI) were obtained and analyzed with FreeSurfer. Results revealed significant negative correlations between the percentage of TLR4+ monocytes, mean fluorescent intensities, and brain volumes in frontal and anterior cingulate regions. The measures of TLR1+ monocytes did not show significant relationships with regional brain volumes. These results raise the possibility that abnormal TLR-activation is associated with decreased brain volumes in schizophrenia.

Egyes patogénhez asszociált molekuláris mintázatfelismerô receptorok (Toll-like receptors, TLR) szerepet játszhatnak a szkizofrénia patogenezisében. Ezek a receptorok nemcsak a perifériás immunválaszban, de a neuroplaszticitás szabályozásában is fontosak. Ennek ellenére a perifériás TLR-expresszió és a szkizofréniára jellemzô strukturális agyi eltérések közötti összefüggés nem ismert. A kérdés megválaszolására vizsgálatunkba 30 gyógyszermentes, elsô pszichotikus epizódját átélô szkizofrén beteget vontunk be. A TLR4+/TLR1+ monocytákat áramlási citometria segítségével detektáltuk. A résztvevôkrôl nagy felbontású agyi strukturális mágnesesrezonancia-felvételeket (T1 MR) készítettünk, amelyeket FreeSurfer szoftver segítségével értékeltünk ki, meghatározva a regionális agyi térfogatértékeket. Eredményeink szerint szignifikáns negatív korreláció mutatkozott a TLR4+ monocyták százalékos megoszlása és átlagos fluoreszcens intenzitása, valamint a frontális területek és az anterior cingulum térfogata között. Hasonló összefüggést TLR1+ monocyták esetében nem találtunk. Az eredmények felvetik annak a lehetôségét, hogy a kóros TLR-aktiváció hozzájárul a szkizofréniára jellemzô regionális agyi térfogatcsökkenéshez.

Keywords: Toll-like receptors; brain volumes; frontal lobe; inflammation; schizophrenia.

MeSH terms

  • Antipsychotic Agents / therapeutic use
  • Frontal Lobe / diagnostic imaging
  • Frontal Lobe / metabolism*
  • Gyrus Cinguli / diagnostic imaging
  • Gyrus Cinguli / metabolism
  • Humans
  • Magnetic Resonance Imaging / methods*
  • Polymorphism, Single Nucleotide
  • Schizophrenia / drug therapy
  • Schizophrenia / genetics*
  • Schizophrenia / metabolism*
  • Toll-Like Receptor 4 / metabolism*

Substances

  • Antipsychotic Agents
  • TLR4 protein, human
  • Toll-Like Receptor 4