《Brain, Behavior, & Immunity - Health》：Physical activity-associated extracellular vesicles inhibit inflammagen-induced microglial activation
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为解决神经炎症在神经退行性疾病中的核心作用，研究人员探讨了长期跑步机运动诱导的外周血浆和血浆来源细胞外囊泡（EVs）对脂多糖（LPS）诱导的小胶质细胞活化的影响。研究发现，运动动物来源的EVs能有效抑制体外和体内模型中由LPS诱导的小胶质细胞激活，尤其是通过抑制NF-κB信号通路，揭示了运动益处的一种新机制，为神经炎症相关疾病提供了潜在治疗策略。
在我们的大脑中，居住着一群被称为“小胶质细胞”的“常驻警察”，它们负责日常巡逻和维护中枢神经系统的稳态。然而，当受到特定刺激时，这些细胞会从“监视”状态转变为“激活”状态，释放促炎因子，过度的活化反而会加剧神经损伤，成为阿尔茨海默病、帕金森病等神经退行性疾病发生发展的重要推手。因此，如何调控小胶质细胞的过度活化，是控制神经炎症、缓解神经退行性疾病的关键。另一方面，规律的身体活动（运动）被广泛认为对健康有益，其益处不仅体现在增强体能，还能改善大脑功能。特别是，运动被认为可以通过其抗炎特性，成为神经退行性疾病的一种补充治疗方法。例如，先前的研究表明，长期跑步机强制运动（Treadmill-induced Mandatory Physical Activity, TMPA）能减少小鼠与衰老相关的多巴胺能神经元损失并缓解运动缺陷，这与抑制局部小胶质细胞的活化有关。然而，运动产生这种全身性、远程调控脑内小胶质细胞活性的外周机制尚不完全清楚。近年来，细胞外囊泡（Extracellular Vesicles, EVs）作为细胞间通讯的关键介质，被认为可能在介导器官间通讯和放大运动的生理益处中扮演重要角色。那么，运动是否通过其诱导产生的EVs来抑制小胶质细胞的活化，从而发挥神经保护作用呢？
为了回答这个问题，台湾的研究团队在期刊《Brain, Behavior, and Immunity》上发表了一项研究。他们开展了一系列实验，旨在评估来自TMPA处理动物血浆中的EVs对脂多糖（Lipopolysaccharide, LPS）诱导的小胶质细胞活化的影响。研究人员首先在小鼠小胶质细胞系BV2细胞上建立LPS诱导的炎症模型，评估了来自运动（TMPA）和久坐（Sedentary, SED）大鼠的血浆及其分离的EVs对LPS诱导的炎症信号通路的影响。随后，他们通过静脉注射将标记的EVs导入小鼠体内，并检测其在脑组织中的分布；最后，在小鼠体内模型中，观察了TMPA-EVs对LPS诱导的黑质（substantia nigra）区域小胶质细胞活化的抑制作用。
研究采用了以下关键技术方法：利用BV2小胶质细胞系建立体外炎症模型；使用蛋白质免疫印迹（Western Blot）分析信号通路蛋白的磷酸化水平；采用尺寸排阻色谱法从大鼠血浆中分离纯化EVs，并通过纳米颗粒追踪分析和冷冻透射电镜对EVs进行表征；使用亲脂性荧光染料DiI标记EVs进行体外摄取和体内示踪实验；建立小鼠体内模型，通过腹腔注射LPS诱导全身炎症，并静脉注射EVs进行干预；利用免疫组织化学染色标记小胶质细胞特异性标志物离子钙结合衔接分子1（Iba-1），对小鼠脑黑质区域的小胶质细胞活化和数量进行定量分析。
3.1. 在BV2小胶质细胞中建立LPS诱导的炎症模型
研究人员首先在BV2细胞中测试了不同浓度LPS（0-500 ng/mL）的作用，发现LPS能以剂量依赖性的方式增加关键促炎信号通路分子p65（NF-κB的一个亚基）和JNK的磷酸化水平，从而确定了后续实验使用100 ng/mL LPS作为有效刺激条件。
3.2. 来自TMPA处理大鼠的血浆可减轻BV2小胶质细胞中LPS诱导的NF-κB激活
研究发现，与久坐大鼠血浆相比，预先用TMPA大鼠血浆处理BV2细胞，能显著抑制随后LPS刺激引起的p65磷酸化水平，而对JNK磷酸化无显著影响。这表明运动动物血浆中含有能够选择性抑制NF-κB通路激活的抗炎因子。
3.3. 从SED和TMPA大鼠分离的EVs在数量、大小和纯度上具有可比性
研究人员从血浆中分离出EVs（分别称为SED-EVs和TMPA-EVs）。通过纳米颗粒追踪分析和冷冻透射电镜证实，两组EVs在颗粒数量、大小分布和平均尺寸上均无显著差异，且都表达了典型的EV蛋白标志物（如CD9、CD81等），表明实验比较的是性质和纯度相似的EVs群体。
3.4. TMPA-EVs可减轻BV2小胶质细胞中LPS诱导的NF-κB激活
实验发现，DiI标记的EVs能被BV2细胞高效内化，2小时内超过60%的细胞显示出DiI信号。更重要的是，与SED-EVs相比，预先用TMPA-EVs处理BV2细胞，能显著降低LPS刺激后p65的磷酸化水平，而对JNK磷酸化没有影响，这重现了全血浆的抗炎效果。
3.5. TMPA-EVs可减轻小鼠黑质中LPS诱导的小胶质细胞活化
体内实验显示，静脉注射DiI标记的EVs后2小时，即可在小鼠大脑多个区域（包括胼胝体、海马体、黑质和小脑）的脑实质中检测到DiI信号，表明外源性EVs能够快速进入大脑。进一步研究发现，腹腔注射LPS能显著增加小鼠黑质区域Iba-1阳性信号面积（反映小胶质细胞激活程度），而预先静脉注射TMPA-EVs能有效逆转这种增加，SED-EVs则无此效果。这表明来源于运动动物的EVs能够在体内抑制LPS诱导的小胶质细胞激活。
综上所述，这项研究揭示了运动相关细胞外囊泡在缓解神经炎症中的关键作用。研究表明，长期跑步机运动诱导产生的血浆及其中的EVs，能够选择性地抑制LPS诱导的NF-κB信号通路激活，从而在体外和体内模型中有效减轻小胶质细胞的过度活化。这些发现不仅加深了我们对运动抗神经炎症特性的理解，更重要的是，它指出了一种由外周循环系统向中枢神经系统传递抗炎信号的潜在新机制：运动可能通过诱导产生具有特定“货物”（如蛋白质、微小RNA等）的EVs，这些EVs能够穿越血脑屏障，直接作用于大脑中的免疫细胞——小胶质细胞，抑制其促炎反应。研究结果为理解运动如何系统性影响大脑健康提供了新视角，并提示源自运动的EVs本身或其携带的生物活性分子，有望成为治疗神经炎症相关疾病（如帕金森病、阿尔茨海默病）的新型治疗剂或药物递送载体。尽管研究存在一些局限（如仅使用雄性动物、TMPA模型的特性等），但它为后续探索运动EVs的具体有效成分、作用靶细胞及分子机制奠定了重要基础，开辟了利用身体自身产生的天然“纳米载体”来对抗脑部疾病的新途径。
