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M2型小膠質細胞外泌體通過激活AMPK/ULK1信號通路促進FUNDC1介導的線粒體自噬抑制神經元鐵死亡
《Scientific Reports》:M2 microglia-derived exosomes reduce neuronal ferroptosis via FUNDC1-mediated mitophagy by activating AMPK/ULK1 signaling
【字體: 大 中 小 】 時間:2025年05月24日 來源:Scientific Reports 3.8
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本研究針對新生兒缺氧缺血性腦損傷(HIBD)中神經元鐵死亡(ferroptosis)的病理機制,探索了M2型小膠質細胞外泌體(M2-exos)的神經保護作用。研究人員通過體外氧糖剝奪/復氧(OGD/R)模型發現,M2-exos通過激活AMPK/ULK1信號通路,上調FUNDC1依賴的線粒體自噬(mitophagy),顯著抑制神經元鐵死亡。這一發現為HIBD的治療提供了新靶點,揭示了外泌體-線粒體自噬-鐵死亡的調控軸在缺血再灌注損傷中的關鍵作用。
新生兒缺氧缺血性腦損傷(HIBD)是導致兒童神經功能障礙的重要病因,其中神經元鐵死亡(ferroptosis)被認為是核心病理機制之一。鐵死亡是一種鐵依賴的脂質過氧化驅動的細胞死亡形式,在缺血再灌注(I/R)損傷中尤為突出。盡管M2型小膠質細胞(M2型微glia)的抗炎和神經保護作用已被廣泛研究,但其分泌的外泌體(exosomes)如何調控神經元鐵死亡仍不清楚。南京醫科大學附屬淮安第一醫院的研究團隊在《Scientific Reports》發表的研究中,首次揭示了M2-exos通過AMPK/ULK1/FUNDC1軸激活線粒體自噬,從而抑制神經元鐵死亡的分子機制。
研究采用HT-22神經元細胞構建氧糖剝奪/復氧(OGD/R)模型模擬I/R損傷,通過超速離心法分離M2-exos,結合透射電鏡、納米顆粒追蹤分析和Western blot驗證外泌體特性。關鍵實驗技術包括CCK-8檢測細胞活力、MDA/GSH/鐵含量測定、免疫熒光觀察線粒體自噬標志物LC3B-II的定位,以及Western blot分析AMPK/ULK1/FUNDC1信號通路蛋白表達。
M2型BV-2細胞通過分泌外泌體減輕OGD/R誘導的HT-22細胞鐵死亡
IL-4誘導的M2型BV-2細胞條件培養基(CM)顯著提升OGD/R暴露下HT-22細胞的存活率,降低MDA和鐵含量,上調GPX4和SLC7A11表達。外泌體抑制劑GW4869可逆轉這些效應,證實M2-exos是關鍵保護因子。
M2-exos的分離與鑒定
透射電鏡顯示直徑約70 nm的典型外泌體結構,Western blot檢測到TSG101和CD63陽性標記,排除細胞污染標志物GM130和Calnexin。
M2-exos通過增強線粒體自噬抑制鐵死亡
M2-exos處理增加線粒體與LC3B-II的共定位,降低線粒體蛋白TOMM20/TIMM23水平。使用線粒體自噬抑制劑Mdivi-1或3-MA后,M2-exos的保護作用被顯著抵消,證實線粒體自噬是其關鍵機制。
AMPK/ULK1/FUNDC1通路介導M2-exos的效應
OGD/R抑制AMPK/ULK1/FUNDC1磷酸化,而M2-exos可逆轉此現象。AMPK抑制劑dorsomorphin或ULK1抑制劑SBI-0206965均能阻斷M2-exos對線粒體自噬和鐵死亡的調控作用。
研究結論表明,M2-exos通過AMPK/ULK1信號激活FUNDC1依賴的線粒體自噬,清除受損線粒體并抑制脂質過氧化,最終緩解神經元鐵死亡。這一發現不僅闡明了外泌體在神經保護中的新機制,還為開發靶向線粒體自噬的HIBD治療策略提供了理論依據。討論部分指出,未來需進一步鑒定M2-exos中具體的功能性分子(如circRNA),并在動物模型中驗證其長期療效。盡管研究受限于體外模型和急性期觀察,但其揭示了外泌體-線粒體自噬-鐵死亡軸在神經系統疾病中的普適性意義,為缺血性損傷的干預開辟了新方向。
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