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本文聚焦蛛网膜下腔出血(SAH)后神经炎症治疗难题。研究发现,经修饰的外泌体(Exo)携带 miR-486-3p,可靶向大脑,通过调节小胶质细胞极化和线粒体自噬(mitophagy)减轻炎症,或为 SAH 治疗提供新策略。
引言
蛛网膜下腔出血(SAH)是一种致命的出血性脑血管疾病,多由颅内动脉瘤破裂引发,致残致死率高。早期脑损伤(EBI)对 SAH 预后影响关键,其中神经炎症是重要因素,减轻其炎症对改善患者预后意义重大。
微小核糖核酸(miRNAs)作为新兴基因疗法,在 SAH 后大脑中的水平显著改变,虽有望改善神经功能,但血脑屏障(BBB)限制了其治疗应用。外泌体(Exo)是脂质双分子层包裹的纳米颗粒,可穿越 BBB,且具有免疫原性低、生物可降解、毒性小等优点,不过天然外泌体缺乏靶向性。研究表明,通过基因修饰让外泌体膜表面表达特定配体,可实现靶向递送,本研究旨在探索经修饰携带 miR-486-3p 的外泌体对 SAH 小鼠神经炎症的影响及机制。
材料和方法
本研究遵循赫尔辛基宣言,经南京鼓楼医院伦理委员会批准,实验用健康成年雄性 C57BL/6J 小鼠购自南京大学模式动物研究中心动物中心,饲养于温湿度适宜、光照周期为 12 小时的环境,自由进食水。
结果
- RVG-EV 介导的 miR-486-3p 通过小胶质细胞极化减轻神经炎症:成功构建并验证工程化外泌体的递送。免疫荧光染色显示,静脉注射的 Exo/miR 可被小胶质细胞摄取。实验分组研究发现,SAH 后大量 M1 表型小胶质细胞出现,引发神经炎症;注射 Exo/miR 后,神经炎症受抑制,M1 小胶质细胞向 M2 小胶质细胞转化,炎症因子 IL-1β、IL-6 和 TNF-α 表达降低。同时,Exo/miR 改善了 SAH 小鼠的神经功能评分,减轻脑水肿和 BBB 损伤,减少神经元变性和凋亡。
- Exo/miR 通过促进线粒体自噬减轻神经炎症:线粒体自噬在 SAH 后神经炎症中起重要作用。实验显示,SAH 后小鼠脑组织中 Parkin 和 Pink1(线粒体损伤关键蛋白)表达增加,Exo/miR 处理后进一步升高;同时,自噬相关蛋白 Parkin、Pink1 和 LC3 A/B 表达上升,P62 蛋白表达下降。此外,Exo/miR 处理后,线粒体膜电位适度恢复,活性氧(ROS)水平降低,透射电镜(TEM)观察到自噬体和线粒体自噬体数量增加,表明 Exo/miR 促进线粒体自噬,抑制 ROS 产生,减轻神经炎症。
- Exo/miR 通过抑制 SIRT2 调节线粒体自噬减轻神经炎症:经生物信息学分析和实验验证,发现 miR-486-3p 与 SIRT2 存在结合位点。SAH 后 SIRT2 表达升高,Exo/miR 处理后降低。构建 SIRT2 敲低基因和 SAH 细胞模型实验表明,SIRT2 抑制小胶质细胞线粒体自噬活性。
- SIRT2 通过进入细胞核使 PGC-1α 去乙酰化抑制线粒体自噬:免疫荧光染色和核质分离实验显示,SAH 刺激后部分 SIRT2 进入细胞核。分子对接及相关实验表明,SIRT2 与 PGC-1α 存在相互作用,SIRT2 通过降低 PGC-1α 的乙酰化水平发挥作用。构建 PGC-1α 敲低小胶质细胞和 SAH 模型实验发现,PGC-1α 促进线粒体自噬,抑制神经炎症。综合来看,Exo/miR 中的 miR-486-3p 与 SIRT2 结合,引起小胶质细胞表型转化,SIRT2 进入细胞核调节 PGC-1α 乙酰化水平,进而调控线粒体自噬,减轻神经炎症。
讨论
本研究利用工程化 RVG-Exo 将 miR-486-3p 靶向递送至大脑,改善 SAH 小鼠神经炎症,其机制是通过调节小胶质细胞表型转化和线粒体自噬,减轻脑水肿和 BBB 损伤。
药物治疗 SAH 面临诸多挑战,BBB 限制药物递送。但通过修饰外泌体表达特定配体(如 RVG)可实现靶向递送,已有研究证实其在脑损伤和缺血性中风等疾病治疗中的有效性,本研究也成功利用该方法递送 miR-486-3p。
miR-486-3p 在中枢神经系统中功能多样,本研究发现它与 SIRT2 结合,调节小胶质细胞表型和线粒体自噬,减轻 SAH 后神经炎症。SIRT2 是 NAD+依赖的蛋白去乙酰化酶,在神经系统疾病中作用关键,其对神经炎症的影响具有两面性,且可通过调节 PGC-1α 影响线粒体生物发生、抗氧化酶表达和 ROS 水平。研究还发现,线粒体自噬与小胶质细胞极化相关,共同影响神经炎症损伤。
不过,本研究存在一定局限性。外泌体纯化技术有待完善,限制其临床应用;SIRT2 并非 miR-486-3p 唯一靶点,可能存在其他调控机制;SAH 后 BBB 损伤会影响 Exo/miR 疗效,未来实验设计需考虑这些因素。
结论
RVG-Exo 提高了 miR-486-3p 的递送效率,通过抑制 SIRT2 表达和促进线粒体自噬减轻 SAH 后的神经炎症。这表明基于外泌体递送 miR-486-3p 有望成为 SAH 的有效治疗策略,为后续研究和临床应用提供了重要参考。