以肥胖相關胰島素抵抗為主要表現的2型糖尿病與認知障礙風險增加相關，包括輕度認知障礙和癡呆。葡萄糖失調是認知功能障礙的既定風險因素，但臨床試驗顯示，控制血糖對認知功能的有益影響有限，因而迫切需要能夠保護糖尿病認知功能的新策略。

南京大學醫學院附屬鼓樓醫院畢艷老師團隊在Cell Metabolism發表了題為”Extracellular vesicles mediate the communication of adipose tissue with brain and promote cognitive impairment associated with insulin resistance“的文章，首次發現脂肪組織分泌的細胞外囊泡（AT-EVs）及其內容物miRNAs可以介導脂肪組織-腦器官間的通訊，并促進糖尿病認知功能障礙的發生。

研究思路

測序策略

研究結果

1.前期實驗確定研究對象：脂肪組織EVs引起認知障礙和突觸損傷

臨床研究發現脂肪組織在認知障礙中發揮著重要作用。脂肪移植和神經元細胞共培養試驗顯示高脂飲食小鼠內臟脂肪組織會損傷認知功能，降低海馬突觸密度；但去除EVs后的內臟脂肪組織對神經元突觸損傷影響減弱。對正常小鼠注射不同來源的AT-EVs（分別來源于高脂飲食/正常小鼠、糖尿病/對照小鼠和糖尿病患者/正常受試者）發現：來自高脂飲食小鼠、糖尿病小鼠和糖尿病患者的AT-EVs會導致正常小鼠出現突觸受損和認知障礙。注射前對EVs進行了電鏡、粒徑和靶標蛋白檢測，發現EVs富含外泌體（直徑主要分布在30-150nm之間）。用外泌體抑制劑GW4869治療高脂飲食小鼠，發現可以減輕認知障礙和突觸損傷，進一步證明了糖尿病患者AT-EVs可能會誘導腦病理（圖1）。

圖1 AT-EVs對認知功能和突觸的有害影響

已有研究表明：miRNAs是AT-EVs中發揮生物學功能的關鍵分子。研究通過EVs示蹤和病毒介導的基因編輯技術，發現AT-EVs可將miRNAs運輸至海馬區并有明顯的神經元偏好性，靶向減少AT-EVs中miRNAs可以減輕高脂飲食誘導的認知功能障礙。

2.多組學尋找靶標分子：miR-9-3p是AT-EVs促進認知損傷的關鍵因子

為確定AT-EVs中影響認知障礙的miRNAs，作者對高脂飲食/正常小鼠AT-EVs和糖尿病患者/正常受試者AT-EVs的miRNAs進行了測序分析（諾禾致源提供外泌體small RNA測序服務），在高脂飲食小鼠組和糖尿病患者組分別鑒定到30和25個上調的miRNAs，結合高脂飲食組VS正常小鼠海馬miRNA測序結果，共有標志物miR-9-3p在三組數據中顯示出一致的上調趨勢（圖2）。進一步結合臨床隊列研究表明：與正常受試者和非糖尿病肥胖者相比，糖尿病肥胖患者脂肪組織、AT-EVs和血清EVs中miR-9-3p均顯著上調；與正常受試者相比，糖尿病患者血清EVs中miR-9-3p顯著升高，有輕度認知障礙的糖尿病患者升高更明顯，并且發現糖尿病患者血清EVs中miR-9-3p水平與MoCA值呈負相關。

圖2 AT-EVs miRNA測序和海馬miRNA測序韋恩分析

3.后期實驗相互佐證：miR-9-3p靶向BDNF基因促進認知障礙和突觸損傷

為進一步了解miR-9-3p對腦病理學的潛在機制，研究結合轉錄組測序數據，通過GO富集分析和靶基因預測分析，確定了腦源性神經營養因子（BDNF）可能是參與miR-9-3p介導的神經元病理學的關鍵靶點（圖3）。此外，過表達miR-9-3p可以抑制初級神經元中BDNF的水平，BDNF治療可以減弱miR-9-3p過表達引起的神經元突觸損失，而miR-9-3p的阻斷可以減輕高脂飲食小鼠的認知障礙。

圖3 miRNA功能富集圖

文章總結

研究發現AT-EVs可以介導脂肪組織-大腦器官間的通訊。

研究發現糖尿病認知功能障礙新機制：AT-EVs及其內容物miRNA誘導與胰島素抵抗相關的認知障礙和突觸損傷。

研究認為靶向AT-EVs或miR-9-3p可以有效防止糖尿病患者認知功能障礙的發生。

參考文獻

[1] Wang J, Li L, Zhang Z, et al. Extracellular vesicles mediate the communication of

adipose tissue with brain and promote cognitive impairment associated with insulin resistance[J]. Cell Metabolism, 2022, 34(9):1264-1279.