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重复吸入七氟烷可致新生儿认知损伤，通过ceRNA网络分析发现circRNA2092调控KEAP1/miR-873a-5p轴介导小胶质细胞氧化应激和神经炎症反应。敲低circRNA2092和KEAP1或补充miR-873a-5p和Resveratrol可有效逆转神经毒性。
李亚楠|杜娟|张佳杰|蔡珍珍|史磊|梁佳|张琪
河北医科大学第三医院麻醉科，中国河北省石家庄市050051
摘要
重复暴露于七氟烷可能会导致神经发育毒性，但其潜在机制仍不明确。近期研究越来越多地强调了非编码RNA（ncRNAs）在神经疾病发展中的调控作用，尤其是在神经退行性疾病中。然而，ncRNAs在七氟烷诱导的神经毒性中的作用仍知之甚少。在本研究中，我们对竞争性内源性RNA（ceRNAs）网络进行了全面分析，发现circRNA 2092是一个关键调节因子，它通过抑制microRNA miR-873a-5p并促进Kelch样ECH相关蛋白1（KEAP1）的表达来调节小胶质细胞的氧化应激。值得注意的是，敲低circRNA2092和KEAP1或给予miR-873a-5p和白藜芦醇（抗氧化剂）都能逆转七氟烷的神经毒性。这些发现共同表明，重复暴露于七氟烷会通过circRNA2092/miR-873a-5p/KEAP1轴加剧小胶质细胞的氧化应激和神经炎症反应，从而导致新生小鼠的长期认知功能障碍。
引言
早期反复暴露于七氟烷与神经行为问题有关，包括学习和运动反射缺陷以及焦虑增加（Liu等人，2025年）。新生儿期是大脑发育的关键阶段，任何干扰都可能对未来功能产生长期影响。每年都有数千名新生儿和儿童接受长时间麻醉，从而增加了神经发育并发症的风险。实证证据表明，儿童多次接受麻醉与随后的认知和运动技能缺陷有关（Warner等人，2018年）。临床前研究也证实，包括七氟烷在内的多次麻醉会在新生动物模型中引发认知缺陷和神经炎症（Li等人，2024年）。我们最近的研究表明，七氟烷会通过加重海马区的神经炎症和氧化应激导致新生小鼠的长期认知功能障碍（Zhang等人，2025a）。为了确保七氟烷在儿科手术中的安全使用，继续研究以阐明这些效应的具体机制并开发缓解重复暴露相关认知障碍的策略至关重要。
氧化应激越来越被认为是许多神经系统疾病发病机制的关键因素（Bai等人，2023年；Jakaria等人，2019年；Dash等人，2025年）。活性氧（ROS）的产生与身体清除这些活性中间体或修复由此造成的损伤的能力之间的不平衡对中枢神经系统尤其有害，并促进了阿尔茨海默病、帕金森病和肌萎缩侧索硬化症（ALS）等神经退行性疾病的进展（Konno等人，2021年）。在神经系统疾病中，Kelch样ECH相关蛋白1（KEAP1）在调节氧化应激中起着重要作用。KEAP1是核因子红细胞2相关因子2（Nrf2）的负调控因子，Nrf2是一种转录因子，它可以结合抗氧化应答元件（ARE）以增加解毒酶和抗氧化蛋白的表达（Komatsu等人，2010年）。例如，使用小干扰RNA（siRNA）敲低KEAP1已被证明可以减少氧化应激，并提供部分保护，防止帕金森病模型中由MPTP引起的神经毒性（Williamson等人，2012年）。然而，KEAP1在七氟烷诱导的神经毒性中增加氧化应激水平的作用仍需进一步探索。
circRNAs是一类新发现的非编码RNA（ncRNAs）。与线性RNA不同，circRNAs形成了一个共价闭合的环状结构，缺乏传统的5′和3′末端，从而增强了其稳定性（Chen，2020年）。新兴研究表明，circRNAs参与各种生理和病理过程，尤其是在调节神经系统疾病中的氧化应激方面起着重要作用（Wang等人，2024年；Cheng等人，2022年）。阐明氧化应激、KEAP1和circRNAs在神经系统疾病中的相互作用对于开发新的治疗策略至关重要。最近的研究发现，CircSpna2通过调节Keap1的表达，可能成为创伤性脑损伤后抑郁的潜在生物标志物和治疗靶点（Du等人，2024年）。尽管如此，关于KEAP1的基因调控网络及其在七氟烷诱导的远期认知障碍中的作用仍缺乏证据。
本研究的目的是通过全转录组测序和竞争性内源性RNA（ceRNA）网络分析，探讨circRNAs及其靶miRNAs在七氟烷诱导的认知障碍中的KEAP1介导的氧化应激反应。此外，这项研究旨在为理解七氟烷诱导的神经毒性的发病机制以及开发新的预防和治疗药物奠定理论基础。
部分内容
动物和模型制备
从北京伟通立华实验动物技术有限公司购买了野生型（WT）新生雄性小鼠（C57/BL6J，6天大，体重6–8克）。小鼠被随机分为两组：对照组（con）和七氟烷组（sev）。所有动物都在受控的环境条件下饲养，包括调节温度、湿度和12小时的光暗周期。它们可以自由获取食物和水。
七氟烷在新生小鼠海马区诱导的神经炎症和氧化应激损伤
新生小鼠反复暴露于七氟烷会导致学习和记忆功能受损，表现为逃避潜伏期延长和平台穿越频率降低（补充图1A-C）。更重要的是，重复暴露导致海马CA1区域出现严重的线粒体损伤（图1A）。结果显示炎症标志物（包括肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-1β（IL-1β）等）显著上调
讨论
我们的研究表明，反复暴露于七氟烷会通过提高小胶质细胞的炎症和氧化应激水平导致新生小鼠的长期认知功能障碍。我们发现一个涉及circRNA2092、miR-873a-5p和KEAP1的调控网络在这一过程中起核心作用。七氟烷暴露会上调circRNA2092的表达，抑制miR-873a-5p并激活KEAP1，从而导致小胶质细胞的神经炎症反应和氧化应激增加
结论
本研究发现了一个先前未被认识的调控回路，涉及circRNA2092/miR-873a-5p/KEAP1，该回路调节小胶质细胞的氧化应激和神经炎症反应，从而导致反复暴露于七氟烷的新生小鼠的海马功能障碍和认知障碍。这些发现不仅加深了我们对七氟烷神经毒性作用的理解，还为开发治疗干预措施提供了有希望的靶点
作者贡献
YNL、JL、LS和QZ构思并设计了研究；YNL、JD和JJZ解释数据并撰写了手稿；JJZ和ZZC收集数据并进行了所有分析；QZ、JL和LS审阅并编辑了手稿。所有作者都对文章做出了贡献并批准了最终版本的手稿。
作者贡献声明
史磊：写作——审阅与编辑、软件使用、资源获取、概念化。张佳杰：正式分析、数据管理。蔡珍珍：正式分析、数据管理。李亚楠：写作——初稿撰写、方法学、研究、概念化。杜娟：方法学、正式分析、数据管理。梁佳：写作——审阅与编辑、软件使用、资源获取、研究、概念化。张琪：写作——审阅与编辑、软件使用、资源获取、资金支持
伦理声明
所有涉及动物的研究均按照河北医科大学动物伦理委员会（IACUC-4th Hos Hebmu-2023116）批准的方案进行。
资助
本研究得到了国家自然科学基金（82301382）、河北省自然科学基金（H2022316001）、政府资助的临床医学优秀人才项目（ZF2023126、ZF2024184和ZF2026165）以及河北省医学科学研究项目（20220712）的支持。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。
致谢
我们感谢LC-bio（中国杭州）对全转录组测序进行生物信息学分析。
