高压氧治疗通过miR-137-3p/TRAF3通路改善低灌注小鼠血管性认知障碍的神经保护作用

《Translational Psychiatry》：Neuroprotective effects of hyperbaric oxygen therapy on vascular cognitive impairment in hypoperfused mice via miR-137-3p/TRAF3 pathway

本研究针对血管性认知障碍(VCI)缺乏有效治疗策略的临床难题，系统探讨了高压氧治疗(HBOT)通过调控miR-137-3p/TRAF3/NF-κB信号轴改善慢性脑低灌注(CCH)诱导认知损伤的新机制。研究发现90天HBOT干预不仅能显著提升脑血流量和血氧饱和度，还可通过上调miR-137-3p抑制TRAF3表达，进而阻断TAK1/NF-κB通路激活，最终减轻神经炎症和细胞凋亡。该研究为HBOT临床应用提供了重要分子理论基础，为VCI治疗提供了新靶点。

　　

随着全球人口老龄化进程加速，血管性认知障碍(Vascular Cognitive Impairment, VCI)已成为仅次于阿尔茨海默病的第二大痴呆类型，约占痴呆病例的30%。这种由脑血管病变引发的认知功能障碍疾病，其核心病理特征之一是慢性脑低灌注(Chronic Cerebral Hypoperfusion, CCH)——大脑长期处于"缺血缺氧"状态，导致海马等重要脑区神经元持续受损。尽管VCI对公众健康造成严重威胁，但目前临床上仍缺乏有效的治疗手段。

在探索VCI治疗策略的过程中，高压氧治疗(Hyperbaric Oxygen Therapy, HBOT)展现出独特优势。这种让患者在高压舱内呼吸纯氧的治疗方式，能显著提升血液中溶解氧含量，改善组织氧供。既往研究表明，HBOT不仅可促进血管新生、减轻脑水肿，还能改善线粒体功能并促进神经再生。然而，HBOT发挥神经保护作用的具体分子机制尚未明确，这极大限制了其临床推广应用。

近期研究发现，微小RNA(microRNA)在认知功能障碍发生发展中扮演重要调控角色。其中miR-137-3p被证实参与缺血再灌注损伤中的神经元凋亡过程，但其在VCI中的作用仍是未知领域。更引人注目的是，肿瘤坏死因子受体相关因子3(TNF Receptor-Associated Factor 3, TRAF3)作为炎症和凋亡信号通路的关键适配蛋白，在脑缺血模型中可诱导神经元凋亡。这些线索提示，miR-137-3p/TRAF3通路可能成为解开VCI治疗谜题的关键钥匙。

在此背景下，杨璐教授团队在《Translational Psychiatry》发表的最新研究，首次系统揭示了HBOT通过调控miR-137-3p/TRAF3/NF-κB信号轴改善VCI的分子机制。研究人员通过建立双侧颈总动脉闭塞(Bilateral Common Carotid Artery Occlusion, BCCAO)小鼠模型模拟临床CCH状态，并采用为期90天、每日60分钟的2ATA高压氧干预方案，综合运用激光散斑对比成像、多模式行为学评估、分子生物学检测等技术手段，构建了从整体动物到细胞水平的完整证据链。

关键技术方法包括：通过BCCAO手术建立CCH小鼠模型；采用2ATA压力下每日60分钟高压氧干预；运用激光散斑对比成像技术监测脑血流变化；通过Y迷宫、新物体识别、Morris水迷宫和恐惧条件反射等行为学测试评估认知功能；采用Western blot、qRT-PCR、TUNEL染色、免疫荧光等技术分析分子机制；建立神经元-星形胶质细胞-小胶质细胞三重共培养系统验证细胞间相互作用。

HBOT改善CCH诱导的认知功能障碍

研究人员发现，CCH模型小鼠在Y迷宫测试中探索新臂的次数和时间显著减少，在新物体识别测试中对新物体的辨别指数降低，在Morris水迷宫中的逃避潜伏期延长且目标象限停留时间缩短，恐惧条件反射测试中情境记忆受损。这些结果一致表明CCH导致空间参考记忆、识别记忆、空间学习和情境记忆等多领域认知功能损伤。而经90天HBOT干预后，所有行为学指标均得到显著改善，证明长期HBOT能有效缓解CCH诱导的认知缺陷。

HBOT改善脑血流灌注和血氧饱和度

通过激光散斑对比成像技术监测发现，CCH小鼠脑血流量显著降低，而HBOT干预能有效提升脑血流灌注水平。特别值得注意的是，研究人员创新性地采用脉搏血氧仪连续24小时监测清醒小鼠血氧饱和度，发现HBOT不仅能提高血氧饱和度水平，还能改善血氧饱和度波动，为HBOT改善脑组织氧供提供了直接证据。

HBOT减轻神经元凋亡和神经炎症

TUNEL染色结果显示CCH小鼠海马区凋亡细胞显著增多，Western blot检测发现促凋亡蛋白Bax和cleaved caspase-3表达上调，抗凋亡蛋白Bcl-2表达下降。同时，Iba1免疫荧光染色显示小胶质细胞激活明显，炎症因子TNF-α、IL-1β和IL-18的mRNA水平显著升高。HBOT干预后，这些病理改变均得到显著逆转，表明HBOT具有抗凋亡和抗神经炎症的双重保护作用。

HBOT调控miR-137-3p/TRAF3通路机制

分子机制探索发现，CCH小鼠海马区miR-137-3p表达显著下调，而其靶基因TRAF3蛋白表达则明显上调。双荧光素酶报告基因实验证实miR-137-3p可直接结合TRAF3的3'非翻译区(3'UTR)。在体外实验中，过表达miR-137-3p可降低TRAF3蛋白水平，并调控下游Bcl-2/Bax/caspase-3凋亡通路；而过表达TRAF3则产生相反效应，证实了miR-137-3p/TRAF3轴在调控神经元凋亡中的关键作用。

三重共培养系统验证细胞间相互作用

为模拟体内复杂的细胞间相互作用，研究人员建立了原代神经元-小胶质细胞-星形胶质细胞三重共培养系统。结果显示，miR-137-3p模拟物可完全逆转TRAF3过表达诱导的NF-κB通路过度激活，降低p-TAK1和p-p65水平，增加IκBα表达，同时减轻炎症因子释放和凋亡相关蛋白表达异常。相反，TRAF3过表达会加剧NF-κB通路激活，促进炎症和凋亡反应。这些发现明确了TRAF3在调控神经胶质细胞交互作用中的核心地位。

miR-137-3p激动剂通过TRAF3发挥治疗作用

为验证该通路的治疗潜力，研究人员向CCH小鼠海马区注射TRAF3过表达病毒，并腹腔注射miR-137-3p激动剂(agomir)。结果显示，miR-137-3p激动剂可显著改善认知功能，减轻神经元凋亡和神经炎症；而TRAF3过表达则加重病理改变。特别重要的是，miR-137-3p激动剂能完全逆转TRAF3过表达带来的负面效应，证实了TRAF3作为miR-137-3p下游关键效应分子的地位。

这项研究首次阐明了HBOT通过miR-137-3p/TRAF3/NF-κB信号轴发挥神经保护作用的完整机制。研究发现，长期HBOT不仅能改善脑血流灌注和氧合状态，更重要的是通过表观遗传调控方式，上调miR-137-3p表达，进而抑制TRAF3介导的NF-κB通路激活，最终减轻神经炎症和神经元凋亡。这种多靶点作用机制使HBOT在VCI治疗中展现出独特优势。

值得注意的是，虽然miR-137-3p激动剂在部分指标上表现出优于HBOT的效果，但这种基于合成激动剂的干预策略可能更适合急性期治疗，而HBOT的多种作用机制（改善血流、促进氧合、调控炎症等）使其更适用于VCI这种多因素疾病的长期管理。这种治疗策略的差异性为临床个体化治疗提供了重要参考。

该研究的创新性在于将HBOT的治疗机制从传统的血流动力学层面推进至表观遗传调控层面，不仅为HBOT的临床应用提供了扎实的理论基础，也为VCI的药物研发提供了新靶点。特别是miR-137-3p/TRAF3轴的发现，为开发针对血管性认知障碍的精准治疗策略开辟了新方向。未来研究可进一步探索HBOT与其他治疗手段的联合应用，以及在不同阶段VCI患者中的疗效差异，推动这一疗法向临床转化迈出更坚实的步伐。