体外研究miR-206-3p负载的细胞外囊泡作为Aβ诱导的神经退行性变调节剂的作用

《Biochemical and Biophysical Research Communications》：In vitro investigation of miR-206-3p-loaded extracellular vesicles as modulators of Aβ-induced neurodegeneration

阿尔茨海默病模型中miR-206-3p小外泌体递送系统通过减轻氧化应激、神经炎症和线粒体功能障碍，抑制tau磷酸化和Aβ沉积，证实其神经保护潜力。

　　

Sinan G?nüllü|?eyma Ayd?n|Hamit ?elik|O?uz ?elik|Sefa Kü?ükler|Ahmet Topal|Ramazan Akay|M.Onur Y?ld?z|Bülent Al?m|M.Hüdai ?ulha|Sel?uk ?zdemir

土耳其布尔萨市医院神经科

摘要

在本研究中，我们利用经过β-淀粉样蛋白（Aβ）处理的SH-SY5Y人类神经母细胞瘤模型，探讨了通过小细胞外囊泡（sEVs）递送miR-206-3p的治疗潜力。在优化浓度5 μg/mL下，sEV–miR-206-3p复合物成功装载了miR-206-3p（每个颗粒约0.001个拷贝），且未破坏囊泡的完整性或引发细胞毒性。Aβ处理显著增加了氧化应激标志物（ROS、MDA、LDH）并降低了抗氧化酶活性（SOD），而GPX1则表现出相反的趋势。此外，Aβ还上调了促炎基因表达（ICAM1、TNF-α），降低了具有神经保护作用的BDNF水平，诱导了线粒体功能障碍（Cyt-c、PINK1、DNM1L升高；TFAM降低），损害了突触蛋白（CPLX2、ROR1），并促进了tau蛋白的磷酸化及Aβ的积累。sEV–miR-206-3p处理有效缓解了这些变化，减少了氧化应激，抑制了神经炎症反应，恢复了线粒体功能和突触蛋白水平，并减轻了tau和Aβ的病理损伤。这些发现表明，装载miR-206-3p的sEVs能够保护神经母细胞瘤细胞免受Aβ引起的神经退行性病变，突显了其作为神经保护新型药物递送系统的潜力。

引言

全球约有5000万人患有神经退行性疾病，如果找不到适当的预防或治疗方法，到2050年这一数字可能增加至1.52亿。阿尔茨海默病（AD）是最常见的神经退行性疾病，占病例的60%至80%[1]。AD是全球最常见的神经退行性疾病和痴呆的主要原因，其在老年人群中的发病率急剧上升。从神经病理学角度来看，这种进行性疾病的特点是细胞内tau纤维缠结、细胞外β-淀粉样蛋白（Aβ）斑块以及持续的神经炎症，最终导致神经元死亡和突触损伤[2]。该疾病的典型临床症状包括记忆丧失、认知障碍、定向障碍和行为改变，这些均由神经退行性和神经元炎症引起。随着疾病进展，会出现严重的运动问题和基本运动能力丧失[3]。与人口老龄化相关的疾病发病率增加给社会带来了巨大负担。目前尚无药物可以阻止或逆转AD的进展，其确切原因和发病机制仍存在争议[4]。在临床研究中，tau和Aβ都是AD疾病修饰疗法（DMTs）的重要靶点。根据这一观点，减少Aβ和tau的合成、阻止这些蛋白质的聚集或错误折叠、中和或清除这些蛋白质的有害聚集物或错误折叠形式，或结合使用这些方法，可能有助于预防或成功治愈AD[5]。

一类称为微小RNA（miRNAs）的非编码RNA对于调控基因表达至关重要[6]；它们在中枢神经系统中广泛表达，对神经元的发育、轴突方向、突触形成和突触可塑性至关重要——这些都是神经元正常生存和功能所必需的[7]。miRNAs调控着细胞增殖、生长、癌症发展、应激反应和细胞凋亡等多种细胞活动。在多个领域，miRNA的研究进展迅速，证明了其在调控基因表达中的重要作用。特别是，研究显示miRNA在神经退行性病变中起着关键作用[8][9]。miR-206-3p是一种重要的miRNA，参与调控多种生物和病理生理反应，并已知对AD小鼠神经元具有神经保护作用[10]。据报道，AD患者的血浆中miR-206-3p水平较高。通过向大脑注射抗miR-206-3p抗体可以增加脑源性神经营养因子（BDNF）的含量，减少Aβ斑块，并改善AD小鼠的记忆和学习能力[11]。

根据来源细胞或功能/病理状况的不同，小细胞外囊泡（sEVs）可作为多种物质的运输载体，直径范围约为30至200纳米。由于它们是内源性纳米囊泡，sEVs在细胞间通讯中起着重要作用，并具备许多理想的药物递送系统特征[12]。近年来，sEVs在多种疾病的治疗中显示出潜力[13]。内源性和外源性装载技术均可用于将蛋白质、肽和核酸等治疗物质装载到天然sEVs中[14]。sEV的优势在于其膜脂质成分与其他细胞膜结构相似[15]。sEVs能够跨越多种生物屏障传递药物。在不断探索新型治疗方法的过程中，sEVs已成为治疗AD的创新方法[12]。sEV的一个关键特点是它们能够携带对靶细胞基因表达和细胞间通讯至关重要的miRNAs[16]。

本研究的目的是探讨装载miR-206-3p的sEVs对Aβ诱导的神经母细胞瘤细胞中的氧化应激、神经炎症、线粒体功能障碍和神经退行性过程的影响，并验证其减少Aβ引起的细胞损伤和增强神经保护作用的潜力。

材料与方法

实验设计见补充图1。

miR-206-3p高效装载到sEV中，确保了miRNA的稳定整合以实现囊泡递送

图1展示了miR-206-3p高效装载到sEVs中的过程。这一结果表明，装载过程确保了miR-206-3p稳定地整合到sEV结构中，为通过sEV将这种miRNA递送到靶细胞提供了合适的系统（补充表1）。

sEV和sEV–miR-206-3p复合物的表征证实了其形态和理化稳定性的保持

sEVs与sEV_miR-206-3p复合物在粒径和ζ电位方面没有统计学上的显著差异（图2b–2d），表明

讨论

sEV不仅能检测到与AD相关的有害产物，还能更准确地反映神经元中的疾病相关变化，比血液和脑脊液更可靠[21]。选择牛奶来源的sEVs作为递送载体，是因为它们产量高、可扩展性强、稳定性好且安全性较高。先前的研究表明，牛奶sEVs能够有效运输功能性miRNAs，并能被受体细胞顺利内化。

作者贡献声明

Ramazan Akay：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，可视化，验证。M. Onur Y?ld?z：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，可视化，验证。Bülent Al?m：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，可视化，验证。M. Hüdai ?ulha：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，可视化，验证。sel?uk ?zdemir：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，监督，方法学，研究，数据

数据与材料的可用性

不适用。

利益冲突

作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。

数据可用性

不适用。

手稿准备过程中生成式AI和AI辅助技术的声明

在准备本论文时，作者使用了Quilbott工具来检查和纠正语言。使用该工具后，作者根据需要对内容进行了审查和编辑，并对发表文章的内容负全责。

资助

不适用。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。

致谢

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