《Brain Research Bulletin》：Exosomal miR-381-3p derived from astrocytes targets neuronal CDK1 to resist propofol-induced neuronal damage in vitro
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本研究针对丙泊酚诱发发育期神经毒性的临床难题，首次揭示星形胶质细胞来源的外泌体（ADEs）可通过递送miR-381-3p至神经元，靶向抑制CDK1表达，从而显著减轻丙泊酚引起的神经元凋亡与突触生长抑制。该发现为防治麻醉药物神经损伤提供了新型外泌体介导的细胞间通讯机制，具有重要转化价值。
丙泊酚作为临床常用全身麻醉药，在儿童手术中广泛应用，但其可能诱发发育期神经毒性，导致长期认知功能障碍，这已成为儿科麻醉领域的重要安全隐患。既往研究表明，丙泊酚可通过激活钙通道、破坏神经元骨架、降低神经营养因子水平等途径引发神经元凋亡，但如何有效防治其神经毒性仍是未解难题。值得注意的是，星形胶质细胞作为中枢神经系统的重要支持细胞，近年被发现可通过外泌体（细胞外囊泡的一种）介导的细胞间通讯参与神经保护。然而，星形胶质细胞来源的外泌体（ADEs）是否能够抵抗丙泊酚的神经损伤作用，其具体分子机制尚不明确。
为探究这一科学问题，复旦大学附属中山医院麻醉科团队在《Brain Research Bulletin》发表研究，首次揭示了ADEs中miR-381-3p通过靶向调控神经元CDK1（细胞周期蛋白依赖性激酶1）抵抗丙泊酚神经毒性的新机制。研究人员首先从胚胎小鼠海马体中分离原代神经元和星形胶质细胞，通过建立Transwell共培养模型发现，星形胶质细胞可显著缓解丙泊酚引起的神经元突触长度缩短和凋亡增加。进一步实验证实，ADEs是介导这一保护作用的关键载体：从星形胶质细胞培养上清中分离的外泌体（经透射电镜、纳米颗粒追踪和CD63/CD81蛋白标志物验证）同样能有效减轻丙泊酚的神经损伤。
通过miRNA测序技术筛选ADEs中高表达的miRNA，研究人员锁定miR-381-3p为候选关键分子。qPCR验证显示，miR-381-3p在星形胶质细胞及其外泌体中显著富集，且与神经元共培养后可在神经元内高效累积。功能实验表明，过表达miR-381-3p可显著抑制丙泊酚诱导的神经元凋亡（TUNEL染色）和突触损伤（GAP43免疫荧光），而其他高表达miRNA（如miR-21a-5p和let-7i-5p）保护作用较弱。
机制层面，生物信息学预测和双荧光素酶报告基因实验证实CDK1是miR-381-3p的直接靶标。miR-381-3p mimic可显著抑制CDK1的mRNA和蛋白表达，而敲低星形胶质细胞中miR-381-3p后，其外泌体的神经保护作用明显减弱，同时神经元内CDK1表达回升，凋亡标志蛋白cleaved-caspase3水平增加。这些结果提示ADEs-miR-381-3p-CDk1轴在抵抗丙泊酚神经毒性中的核心作用。
关键技术方法
研究采用原代神经元与星形胶质细胞分离培养、Transwell共培养模型、超速离心法分离外泌体、miRNA测序、qPCR、Western blot、TUNEL凋亡检测、免疫荧光染色、双荧光素酶报告基因验证及生物信息学靶点预测等技术。
研究结果
3.1. 星形胶质细胞可抵抗丙泊酚诱导的发育期神经元毒性
共培养实验表明，星形胶质细胞能显著缓解丙泊酚引起的神经元突触长度缩短和凋亡率升高。
3.2. 星形胶质细胞来源的外泌体是抵抗丙泊酚神经损伤的关键
分离的ADEs经鉴定后，与神经元共培养可重现星形胶质细胞的保护作用，证实外泌体是核心媒介。
3.3. 外泌体miRNA测序分析差异表达miRNA
miR-381-3p在ADEs中表达最高，且能在神经元中有效富集。
3.4. 外泌体miR-381-3p抵抗丙泊酚诱导的神经元损伤
过表达miR-381-3p可显著抑制丙泊酚引发的神经元凋亡和突触损伤。
3.5. MiR-381-3p通过靶向CDK1抵抗丙泊酚神经毒性
CDK1被验证为miR-381-3p的直接靶标，其表达受miR-381-3p负调控。
3.6. 敲低miR-381-3p削弱外泌体的神经保护作用
敲低星形胶质细胞中miR-381-3p后，其外泌体对神经元的保护效应显著降低。
结论与意义
本研究首次阐明星形胶质细胞通过外泌体递送miR-381-3p，靶向抑制神经元CDK1表达，从而拮抗丙泊酚神经毒性的新机制。这不仅深化了对麻醉药物神经损伤机制的理解，也为开发以外泌体或miRNA为基础的神经保护策略提供了理论依据。尽管研究存在外泌体miR-381-3p/CDK1轴在人体中的适用性、CDK1启动子区基因编辑验证不足等局限，但其创新性揭示了胶质细胞-神经元交互在麻醉神经毒性中的重要作用，为后续转化研究奠定了坚实基础。
