老龄雌性C57BL/6J小鼠中木烟暴露的神经代谢组学影响及抗衰老治疗的神经保护作用

本研究针对野火烟雾(WS)暴露对老龄个体的神经毒性问题，通过18月龄雌性C57BL/6J小鼠模型，探究了亚急性WS暴露(448 μg/m3 PM2.5，14天)对前额叶皮层(PFC)代谢组、血清素通路及神经炎症的长期影响。研究发现WS暴露导致NAD+减少、血清素持续降低(长达10周)并伴随NLRP3炎症小体激活，而联合使用白藜芦醇(R)和烟酰胺单核苷酸(NMN)可显著改善代谢紊乱。该研究为野火烟雾致神经退行性病变的干预策略提供了实验依据，发表于《Particle and Fibre Toxicology》。

　　

随着气候变化加剧，野火频发导致大气颗粒物(PM_2.5)污染日益严重。流行病学研究已发现野火烟雾暴露与阿尔茨海默病(ADRD)、抑郁症等神经系统疾病相关，但老龄人群的神经生物学机制尚不明确。更棘手的是，现有研究多聚焦急性暴露效应，而亚急性暴露后的长期神经代谢改变及其干预策略仍是空白。

为解决这一科学难题，由Matthew J. Campen团队领衔的研究首次在18月龄雌性C57BL/6J小鼠中模拟人类暴露场景，采用每两天4小时、持续14天的木烟(WS)暴露方案(平均PM_2.5浓度448 μg/m³)，并创新性地评估了四种抗衰老治疗方案——白藜芦醇+烟酰胺单核苷酸(RNMN)、达沙替尼+槲皮素(DQ)及其组合(RNDQ)的神经保护效果。研究通过LC-MS/MS代谢组学、强迫游泳测试和Western blot等技术，揭示了WS暴露通过干扰NAD⁺代谢诱发持续性神经损伤的分子机制，为开发靶向干预策略提供了关键证据。

主要技术方法

研究采用全身体暴露系统模拟野火烟雾环境，通过实时监测PM_2.5浓度和粒径分布确保暴露可控性。使用液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)进行前额叶皮层(PFC)的靶向(NAD⁺、血清素通路)和非靶向代谢组学分析。行为学评估包括强迫游泳测试(DBscorerV2自动分析)和握力测试。分子机制研究采用Western blot检测海马体NLRP3炎症小体蛋白表达，并通过MSD多因子检测技术分析细胞因子谱。

暴露条件与代谢组学变化

亚急性WS暴露导致PFC中196种代谢物发生显著改变，其中126种为自然衰老特有，162种为WS暴露特有。关键发现包括：NAD⁺水平立即下降40%，伴随烟酸/烟酰胺代谢通路紊乱；血清素前体色氨酸减少35%，且这种抑制效应持续至暴露后10周。通路分析显示WS特异性影响牛磺酸代谢，而自然衰老主要扰动嘌呤/嘧啶代谢和氨基酸代谢通路。

抗衰老治疗的差异化效果

RNMN治疗使WS暴露组的代谢谱最接近对照组，显著逆转了70%的WS相关代谢异常。相反，RNDQ组出现DL-甘油酸等衰老标志物异常升高，提示联合治疗可能加速神经衰老。靶向分析显示RNMN能有效恢复NAD⁺水平，但对血清素减少的改善有限，表明不同神经递质系统对治疗的响应存在异质性。

行为学与神经炎症验证

强迫游泳测试显示WS暴露组不动时间增加50%，且该效应持续10周，而握力无变化，证实为抑郁样行为而非运动功能障碍。Western blot揭示海马体NLRP3和caspase-1蛋白水平显著升高，但细胞因子未见释放，表明炎症小体处于"启动"状态而非激活状态。这种持续的低度神经炎症可能是长期神经损伤的基础。

结论与意义

该研究首次系统阐释了野火烟雾暴露通过双重机制——NAD⁺耗竭和炎症小体启动——加速神经衰老的病理过程。特别重要的是，发现白藜芦醇与NMN联用(RNMN)能特异性纠正代谢紊乱，而senolytics(DQ)在未暴露组反而引起显著代谢扰动。这些发现不仅解释了流行病学观察到的野火烟雾与神经退行性疾病的关联，更提出了基于NAD⁺补充的精准干预策略。研究建立的18-21月龄小鼠模型为评估环境因素对衰老神经系统的累积效应提供了新工具，对未来研究老龄人群的环境健康风险具有重要参考价值。