携带tenascin-C蛋白的细胞外囊泡通过抑制AKT/GLUT1通路参与神经退行性损伤中的葡萄糖代谢

《Chemico-Biological Interactions》：Extracellular vesicles carrying the tenascin-C protein participate in glucose metabolism in neurodegenerative injury via inhibiting the AKT/GLUT1 pathway

　　

细胞外囊泡（EVs）是神经系统内细胞间通讯的关键介质。充足的葡萄糖供应对于正常脑功能至关重要；然而，在帕金森病（PD）中，脑葡萄糖代谢进行性受损。研究人员发现，暴露于40 μM百草枯（PQ）的小胶质细胞释放的EVs可被多巴胺能神经元内化，并通过tenascin-C（TNC）的细胞间转移损害葡萄糖代谢并诱导神经退行性损伤。TNC已被提出作为疾病严重程度的潜在指标，在神经损伤后表达上调，并参与神经元凋亡和神经炎症。暴露于40 μM PQ的小胶质细胞释放的EVs减少了神经元葡萄糖摄取，破坏了葡萄糖代谢，并加剧了线粒体功能障碍。蛋白质组学分析显示，来源于PQ暴露小胶质细胞的EVs富含TNC。免疫共沉淀分析进一步证明了EV转移的TNC与受体神经元中的蛋白激酶B（AKT）之间存在相互作用。从EVs中去除TNC以及药理学激活AKT均恢复了受体神经元的葡萄糖摄取。总之，这些发现表明，在PQ暴露下，活化的小胶质细胞通过释放富含TNC的EVs损害神经元葡萄糖代谢。因此，EV介导的TNC–AKT/葡萄糖转运蛋白1（GLUT₁）轴可能有助于PQ诱导的多巴胺能神经毒性，并可能成为PD的潜在治疗靶点。

大脑依赖大量能量维持正常生理功能，葡萄糖是其最主要的代谢底物。葡萄糖通过葡萄糖转运蛋白家族（GLUTs）进入神经元，经糖酵解生成丙酮酸，进而进入线粒体经三羧酸循环（TCA）和氧化磷酸化（OXPHOS）产生三磷酸腺苷（ATP）。在包括阿尔茨海默病（AD）和帕金森病（PD）在内的神经退行性疾病（NDDs）中，脑葡萄糖利用受损尤为明显。PD患者中存在磷酸肌醇3-激酶/蛋白激酶B（PI3K/AKT）信号受损和葡萄糖转运蛋白1（GLUT₁）表达降低。小胶质细胞过度活化也被认为与PI3K/AKT信号抑制相关，但活化的小胶质细胞如何影响神经元葡萄糖代谢，其细胞间机制仍不清楚。百草枯（PQ）是一种结构类似MPP+的氧化还原活性除草剂，可诱导多巴胺能神经元损伤，并已被视为散发性PD的潜在环境危险因素。细胞外囊泡（EVs）可携带蛋白质等生物活性分子介导细胞间通讯，小胶质细胞来源的EVs可在中枢神经系统中转移至神经元。然而，PQ活化的小胶质细胞是否通过释放含tenascin-C（TNC）的EVs调节神经元葡萄糖代谢尚待阐明。该研究发表在《Chemico-Biological Interactions》。

研究人员利用40 μM PQ处理BV2小胶质细胞，分离纯化其分泌的EVs，并将其作用于MN9D多巴胺能神经元，以模拟PD相关神经毒性。结果表明，PQ暴露的小胶质细胞释放的EVs可被多巴胺能神经元内化，降低神经元葡萄糖摄取，破坏葡萄糖代谢，损害线粒体功能，并加重神经退行性损伤。蛋白质组学分析发现PQ-EVs中TNC丰度显著增加；免疫共沉淀显示EV转移的TNC与受体神经元中AKT存在相互作用。敲低TNC或药理学激活AKT均可恢复神经元葡萄糖摄取。这些发现证实活化的小胶质细胞通过释放富含TNC的EVs，经TNC–AKT/GLUT₁轴损害神经元葡萄糖代谢，为PD的治疗提供了潜在靶点。

研究采用超速离心从BV2细胞培养上清中提取和纯化EVs，并通过透射电子显微镜、纳米颗粒追踪分析（NTA）和Western blot鉴定EVs特征。使用葡萄糖氧化酶法检测培养液中残余葡萄糖，荧光葡萄糖类似物结合