《Translational Psychiatry》:Stress-induced brain extracellular vesicles ameliorate anxiety behavior
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为破解“急性应激为何反而减轻焦虑”这一悖论,作者追踪脑源性胞外囊泡(BDEVs),发现其携带的miR-199a-3p、miR-99b-3p与miR-140-5p可显著降低小鼠焦虑样行为;机制上,miR-199a-3p直接抑制神经元Mecp2表达并下调PI3K/Akt/mTOR通路。该研究首次揭示BDEVs-miRNA轴构成脑内源性抗焦虑系统,为开发基于EVs或miRNA的焦虑障碍干预策略提供理论依据。
当“压力”遇上“放松”,大脑竟偷偷发出“安心快递”。传统观念里,急性应激往往被视为焦虑的导火索,然而临床上却常见“应激后反而情绪平稳”的反差现象。这一悖论提示,脑内可能存在某种快速启动的“自我缓解程序”。遗憾的是,过去研究多聚焦慢性应激如何致病,对急性应激触发的保护机制知之甚少。尤其在分子信使层面,脑如何向全身发送“别焦虑”的信号,仍是未解之谜。Mizohata Y等正是瞄准这一空白,提出“脑源性胞外囊泡(BDEVs)及其微小RNA(miRNA)货物或构成快速抗焦虑的分子开关”的假说,并在《Translational Psychiatry》在线发表成果。
为验证该假说,作者首先建立小鼠急性束缚-温水浸泡应激模型,1小时后采集血清,通过超速离心联合CD171免疫亲和两步法富集BDEVs;随后利用动态光散射、透射电镜、点杂交等手段鉴定其粒径、形态及神经元标志物表达。接着,对BDEVs内miRNA进行1900条芯片筛查,发现65条miRNA在应激后变化>8倍,其中26条具人同源序列。经qPCR验证,miR-199a-3p、miR-99b-3p与miR-140-5p显著上调,而miR-323-3p无差异。行为学实验显示,将应激来源BDEVs经尾静脉或侧脑室注入新受体小鼠,可显著增加开放场中央停留时间以及高架十字迷宫开放臂进入次数与移动距离,提示焦虑样行为降低;单独混合三种miRNA模拟物亦复制该抗焦虑表型,而单条miR-199a-3p无效。体外Neuro-2A、原代星形胶质细胞及BV-2小胶质细胞均能摄取荧光标记BDEVs。RNA-seq结合TargetScanMouse与IPA上游调控分析显示,三合一miRNA mimic在神经元中最显著下调167条mRNA,其中miR-199a-3p靶向79条,贡献最大;恐惧行为条目仅Mecp2被预测为miR-199a-3p直接靶点。双荧光素酶报告实验证实,miR-199a-3p通过结合Mecp2 3'UTR 285–292位点抑制其表达,突变该位点则失去抑制。进一步qPCR提示miR-199a-3p mimic同时抑制PI3K/Akt/mTOR通路相关基因,与既往报道mTOR激活促焦虑一致。
关键技术:①束缚-温水浸泡急性应激模型;②超速离心+CD171免疫亲和富集血清BDEVs;③动态光散射与透射电镜表征粒径形态;④miRNA微阵列+qPCR验证差异miRNA;⑤开放场与高架十字迷宫评估焦虑样行为;⑥侧脑室微量注射与尾静脉给药;⑦RNA-seq+TargetScanMouse+IPA多维靶基因预测;⑧双荧光素酶报告验证miRNA-靶标结合。
研究结果:
急性应激改变BDEVs内miRNA谱
应激1小时上调下丘脑c-fos,但不改变BDEVs分泌量;芯片筛选锁定miR-199a-3p、miR-99b-3p、miR-140-5p显著升高。
应激BDEVs及三miRNA mimic缓解焦虑样行为
静脉或脑内给予应激BDEVs,以及联合三miRNA mimic,均可增加开放臂探索,总移动距离无差异,表明特异性抗焦虑而非运动改变。
BDEVs被神经元与胶质细胞摄取
荧光标记BDEVs在Neuro-2A、星形胶质细胞、BV-2细胞中均出现信号,提示多细胞类型可接收该“快递”。
miR-199a-3p主导下调神经元Mecp2
RNA-seq显示miR-199a-3p靶向最多基因;IPA上游分析其p值最低;行为功能模块中仅Mecp2被锁定为“恐惧”相关且受miR-199a-3p直接调控;报告基因实验确证直接结合与抑制。
结论与讨论:
该研究首次阐明急性应激促使脑内神经元/少突胶质细胞释放富含miR-199a-3p的BDEVs,后者经体液或脑脊液转运,被神经元摄取后抑制Mecp2表达并下调PI3K/Akt/mTOR通路,从而快速减轻焦虑行为。这一“BDEVs-miRNA-Mecp2”轴构成脑内源性抗焦虑系统,为理解应激韧性机制提供新视角,也为开发基于胞外囊泡或miRNA的焦虑障碍干预手段奠定理论与实验基础。未来需借助细胞特异性标记与活体追踪,进一步揭示BDEVs的精确来源与靶区,并验证临床转化潜力。