塞伏氟烷通過circRNA2092/miR-873a-5p/KEAP1途徑調節小膠質細胞的表型,從而加重了新生小鼠的神經炎癥和氧化應激
《NeuroToxicology》:Sevoflurane aggravated neuroinflammation and oxidative stress in neonatal mice by modulating microglia phenotype via circRNA2092/miR-873a-5p/KEAP1
【字體:
大
中
小
】
時間:2026年03月02日
來源:NeuroToxicology 3.9
編輯推薦:
重復吸入七氟烷可致新生兒認知損傷,通過ceRNA網絡分析發現circRNA2092調控KEAP1/miR-873a-5p軸介導小膠質細胞氧化應激和神經炎癥反應。敲低circRNA2092和KEAP1或補充miR-873a-5p和Resveratrol可有效逆轉神經毒性。
李亞楠|杜娟|張佳杰|蔡珍珍|史磊|梁佳|張琪
河北醫科大學第三醫院麻醉科,中國河北省石家莊市050051
摘要
重復暴露于七氟烷可能會導致神經發育毒性,但其潛在機制仍不明確。近期研究越來越多地強調了非編碼RNA(ncRNAs)在神經疾病發展中的調控作用,尤其是在神經退行性疾病中。然而,ncRNAs在七氟烷誘導的神經毒性中的作用仍知之甚少。在本研究中,我們對競爭性內源性RNA(ceRNAs)網絡進行了全面分析,發現circRNA 2092是一個關鍵調節因子,它通過抑制microRNA miR-873a-5p并促進Kelch樣ECH相關蛋白1(KEAP1)的表達來調節小膠質細胞的氧化應激。值得注意的是,敲低circRNA2092和KEAP1或給予miR-873a-5p和白藜蘆醇(抗氧化劑)都能逆轉七氟烷的神經毒性。這些發現共同表明,重復暴露于七氟烷會通過circRNA2092/miR-873a-5p/KEAP1軸加劇小膠質細胞的氧化應激和神經炎癥反應,從而導致新生小鼠的長期認知功能障礙。
引言
早期反復暴露于七氟烷與神經行為問題有關,包括學習和運動反射缺陷以及焦慮增加(Liu等人,2025年)。新生兒期是大腦發育的關鍵階段,任何干擾都可能對未來功能產生長期影響。每年都有數千名新生兒和兒童接受長時間麻醉,從而增加了神經發育并發癥的風險。實證證據表明,兒童多次接受麻醉與隨后的認知和運動技能缺陷有關(Warner等人,2018年)。臨床前研究也證實,包括七氟烷在內的多次麻醉會在新生動物模型中引發認知缺陷和神經炎癥(Li等人,2024年)。我們最近的研究表明,七氟烷會通過加重海馬區的神經炎癥和氧化應激導致新生小鼠的長期認知功能障礙(Zhang等人,2025a)。為了確保七氟烷在兒科手術中的安全使用,繼續研究以闡明這些效應的具體機制并開發緩解重復暴露相關認知障礙的策略至關重要。
氧化應激越來越被認為是許多神經系統疾病發病機制的關鍵因素(Bai等人,2023年;Jakaria等人,2019年;Dash等人,2025年);钚匝酰≧OS)的產生與身體清除這些活性中間體或修復由此造成的損傷的能力之間的不平衡對中樞神經系統尤其有害,并促進了阿爾茨海默病、帕金森病和肌萎縮側索硬化癥(ALS)等神經退行性疾病的進展(Konno等人,2021年)。在神經系統疾病中,Kelch樣ECH相關蛋白1(KEAP1)在調節氧化應激中起著重要作用。KEAP1是核因子紅細胞2相關因子2(Nrf2)的負調控因子,Nrf2是一種轉錄因子,它可以結合抗氧化應答元件(ARE)以增加解毒酶和抗氧化蛋白的表達(Komatsu等人,2010年)。例如,使用小干擾RNA(siRNA)敲低KEAP1已被證明可以減少氧化應激,并提供部分保護,防止帕金森病模型中由MPTP引起的神經毒性(Williamson等人,2012年)。然而,KEAP1在七氟烷誘導的神經毒性中增加氧化應激水平的作用仍需進一步探索。
circRNAs是一類新發現的非編碼RNA(ncRNAs)。與線性RNA不同,circRNAs形成了一個共價閉合的環狀結構,缺乏傳統的5′和3′末端,從而增強了其穩定性(Chen,2020年)。新興研究表明,circRNAs參與各種生理和病理過程,尤其是在調節神經系統疾病中的氧化應激方面起著重要作用(Wang等人,2024年;Cheng等人,2022年)。闡明氧化應激、KEAP1和circRNAs在神經系統疾病中的相互作用對于開發新的治療策略至關重要。最近的研究發現,CircSpna2通過調節Keap1的表達,可能成為創傷性腦損傷后抑郁的潛在生物標志物和治療靶點(Du等人,2024年)。盡管如此,關于KEAP1的基因調控網絡及其在七氟烷誘導的遠期認知障礙中的作用仍缺乏證據。
本研究的目的是通過全轉錄組測序和競爭性內源性RNA(ceRNA)網絡分析,探討circRNAs及其靶miRNAs在七氟烷誘導的認知障礙中的KEAP1介導的氧化應激反應。此外,這項研究旨在為理解七氟烷誘導的神經毒性的發病機制以及開發新的預防和治療藥物奠定理論基礎。
部分內容
動物和模型制備
從北京偉通立華實驗動物技術有限公司購買了野生型(WT)新生雄性小鼠(C57/BL6J,6天大,體重6–8克)。小鼠被隨機分為兩組:對照組(con)和七氟烷組(sev)。所有動物都在受控的環境條件下飼養,包括調節溫度、濕度和12小時的光暗周期。它們可以自由獲取食物和水。
七氟烷在新生小鼠海馬區誘導的神經炎癥和氧化應激損傷
新生小鼠反復暴露于七氟烷會導致學習和記憶功能受損,表現為逃避潛伏期延長和平臺穿越頻率降低(補充圖1A-C)。更重要的是,重復暴露導致海馬CA1區域出現嚴重的線粒體損傷(圖1A)。結果顯示炎癥標志物(包括腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白細胞介素-1β(IL-1β)等)顯著上調
討論
我們的研究表明,反復暴露于七氟烷會通過提高小膠質細胞的炎癥和氧化應激水平導致新生小鼠的長期認知功能障礙。我們發現一個涉及circRNA2092、miR-873a-5p和KEAP1的調控網絡在這一過程中起核心作用。七氟烷暴露會上調circRNA2092的表達,抑制miR-873a-5p并激活KEAP1,從而導致小膠質細胞的神經炎癥反應和氧化應激增加
結論
本研究發現了一個先前未被認識的調控回路,涉及circRNA2092/miR-873a-5p/KEAP1,該回路調節小膠質細胞的氧化應激和神經炎癥反應,從而導致反復暴露于七氟烷的新生小鼠的海馬功能障礙和認知障礙。這些發現不僅加深了我們對七氟烷神經毒性作用的理解,還為開發治療干預措施提供了有希望的靶點
作者貢獻
YNL、JL、LS和QZ構思并設計了研究;YNL、JD和JJZ解釋數據并撰寫了手稿;JJZ和ZZC收集數據并進行了所有分析;QZ、JL和LS審閱并編輯了手稿。所有作者都對文章做出了貢獻并批準了最終版本的手稿。
作者貢獻聲明
史磊:寫作——審閱與編輯、軟件使用、資源獲取、概念化。張佳杰:正式分析、數據管理。蔡珍珍:正式分析、數據管理。李亞楠:寫作——初稿撰寫、方法學、研究、概念化。杜娟:方法學、正式分析、數據管理。梁佳:寫作——審閱與編輯、軟件使用、資源獲取、研究、概念化。張琪:寫作——審閱與編輯、軟件使用、資源獲取、資金支持
倫理聲明
所有涉及動物的研究均按照河北醫科大學動物倫理委員會(IACUC-4th Hos Hebmu-2023116)批準的方案進行。
資助
本研究得到了國家自然科學基金(82301382)、河北省自然科學基金(H2022316001)、政府資助的臨床醫學優秀人才項目(ZF2023126、ZF2024184和ZF2026165)以及河北省醫學科學研究項目(20220712)的支持。
利益沖突聲明
作者聲明他們沒有已知的可能會影響本文所述工作的財務利益或個人關系。
致謝
我們感謝LC-bio(中國杭州)對全轉錄組測序進行生物信息學分析。
生物通微信公眾號
生物通新浪微博
今日動態 |
人才市場 |
新技術專欄 |
中國科學人 |
云展臺 |
BioHot |
云講堂直播 |
會展中心 |
特價專欄 |
技術快訊 |
免費試用
版權所有 生物通
Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved
聯系信箱:
粵ICP備09063491號