《Journal of Advanced Research》：VPA targets Mid1 improves hippocampal neurons retrograde axonal transport function disruption in lithium manganate-induced mice learning and memory dysfunction through the ubiquitin–proteasome pathway
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本研究针对锂离子电池生产过程中广泛使用的锰酸锂(LMO)吸入暴露导致的神经毒性问题，通过建立小鼠全身体吸入暴露模型和体外共暴露模型，发现LMO通过上调E3泛素连接酶Mid1促进动力蛋白轻链Dynlrb2/Dynlt4降解，破坏海马神经元逆行轴突运输功能，进而导致学习记忆损伤。研究证实VPA干预可逆转上述病理过程，为职业暴露相关神经退行性疾病的防治提供了新靶点。
随着全球碳中和进程的推进，锂离子电池产业呈现爆发式增长，其核心正极材料锰酸锂(Lithium manganate, LMO)的大规模生产使得职业暴露风险显著增加。这种由锰(Mn)和锂(Li)构成的复合金属氧化物，在材料合成、加工和处理过程中易形成可吸入颗粒物。尽管已知锰过量暴露会损害学习记忆功能，锂元素在治疗剂量外也具有神经毒性，但LMO作为复合材料的神经毒性机制尚不明确。尤其值得注意的是，职业暴露人群长期接触LMO可能导致认知功能下降，但相关分子机制和干预策略仍有待阐明。
发表于《Journal of Advanced Research》的这项研究，通过建立模拟职业暴露的动物模型和细胞实验体系，系统揭示了LMO神经毒性的新机制。研究人员采用全身体吸入暴露系统模拟职业暴露场景，设置0、1.35、13.5和135 mg/m3四个浓度梯度，对应28天和45天暴露周期（分别约相当于人类3年和5年职业暴露时长）。同时建立锰锂共暴露的HT-22细胞系和原代海马神经元模型，结合神经行为学测试、活细胞成像、RNA测序和分子生物学技术，深入探讨了LMO影响认知功能的关键通路。
主要技术方法
研究采用全身体吸入暴露系统建立LMO暴露小鼠模型，通过Morris水迷宫、Y迷宫和新物体识别实验评估学习记忆功能。利用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)检测海马组织金属离子含量，免疫荧光和Western blot分析蛋白表达，Co-IP和泛素化实验验证蛋白相互作用，活细胞时差成像技术观测轴突运输功能，并结合分子对接预测蛋白结合模式。
LMO表征与认知功能损伤
扫描电镜显示LMO颗粒呈蜂窝状结构，粒径分布D50为15.17μm。行为学实验表明，135 mg/m3浓度暴露45天的小鼠出现显著学习记忆障碍，表现为水迷宫穿越平台次数减少、新物体识别指数下降。病理染色发现海马CA1区神经元排列紊乱、尼氏体减少，ICP-MS证实锰锂在海马区明显蓄积。
轴突运输功能障碍机制
RNA-seq分析发现差异基因显著富集于微管运动性和动力蛋白复合体等通路。活细胞成像显示锰锂共暴露显著减缓原代海马神经元溶酶体逆行运输速度。Western blot和免疫荧光证实动力蛋白轻链Dynlrb2和Dynlt4在体内外模型中表达均下调，提示LMO可能通过影响动力蛋白功能破坏轴突运输。
Mid1的核心调控作用
测序数据显示E3泛素连接酶Mid1表达显著上调，Allen脑图谱显示其在海马区高表达。通过海马区注射Mid1沉默慢病毒，发现敲低Mid1可改善LMO引起的认知障碍和神经元损伤。分子对接和Co-IP实验证实Mid1与Dynlrb2/Dynlt4存在直接结合，且结合力在暴露后增强。
泛素化降解通路验证
蛋白质稳定性实验表明蛋白酶体抑制剂MG132可逆转Dynlrb2/Dynlt4的降解。泛素化免疫沉淀证实锰锂暴露增强Dynlrb2/Dynlt4的泛素化修饰，而Mid1沉默可降低其泛素化水平，证明Mid1通过泛素-蛋白酶体途径调控动力蛋白轻链降解。
VPA的治疗潜力
丙戊酸(valproic acid, VPA)干预实验显示，250 mg/kg剂量腹腔注射可改善LMO引起的轴突运输障碍，恢复海马神经元Mid1-Dynlrb2/Dynlt4通路异常，显著缓解认知功能障碍，表明靶向Mid1可能成为LMO神经毒性干预的新策略。
本研究首次系统阐明LMO通过Mid1-Dynlrb2/Dynlt4轴破坏逆行轴突运输的新机制，不仅为理解复合金属氧化物神经毒性提供了新视角，也为职业暴露相关认知障碍的早期防治提供了实验依据。值得注意的是，研究采用的时间尺度换算方法（小鼠暴露45天约相当于人类5年职业暴露）为职业医学研究提供了有价值的参考模型。未来研究可进一步探讨Mid1信号在生物标志物开发中的应用潜力，以及VPA类似物在神经退行性疾病治疗中的广阔前景。
