以肥胖相关胰岛素抵抗为主要表现的2型糖尿病与认知障碍风险增加相关，包括轻度认知障碍和痴呆。葡萄糖失调是认知功能障碍的既定风险因素，但临床试验显示，控制血糖对认知功能的有益影响有限，因而迫切需要能够保护糖尿病认知功能的新策略。

南京大学医学院附属鼓楼医院毕艳老师团队在Cell Metabolism发表了题为”Extracellular vesicles mediate the communication of adipose tissue with brain and promote cognitive impairment associated with insulin resistance“的文章，首次发现脂肪组织分泌的细胞外囊泡（AT-EVs）及其内容物miRNAs可以介导脂肪组织-脑器官间的通讯，并促进糖尿病认知功能障碍的发生。

研究思路

测序策略

研究结果

1.前期实验确定研究对象：脂肪组织EVs引起认知障碍和突触损伤

临床研究发现脂肪组织在认知障碍中发挥着重要作用。脂肪移植和神经元细胞共培养试验显示高脂饮食小鼠内脏脂肪组织会损伤认知功能，降低海马突触密度；但去除EVs后的内脏脂肪组织对神经元突触损伤影响减弱。对正常小鼠注射不同来源的AT-EVs（分别来源于高脂饮食/正常小鼠、糖尿病/对照小鼠和糖尿病患者/正常受试者）发现：来自高脂饮食小鼠、糖尿病小鼠和糖尿病患者的AT-EVs会导致正常小鼠出现突触受损和认知障碍。注射前对EVs进行了电镜、粒径和靶标蛋白检测，发现EVs富含外泌体（直径主要分布在30-150nm之间）。用外泌体抑制剂GW4869治疗高脂饮食小鼠，发现可以减轻认知障碍和突触损伤，进一步证明了糖尿病患者AT-EVs可能会诱导脑病理（图1）。

图1 AT-EVs对认知功能和突触的有害影响

已有研究表明：miRNAs是AT-EVs中发挥生物学功能的关键分子。研究通过EVs示踪和病毒介导的基因编辑技术，发现AT-EVs可将miRNAs运输至海马区并有明显的神经元偏好性，靶向减少AT-EVs中miRNAs可以减轻高脂饮食诱导的认知功能障碍。

2.多组学寻找靶标分子：miR-9-3p是AT-EVs促进认知损伤的关键因子

为确定AT-EVs中影响认知障碍的miRNAs，作者对高脂饮食/正常小鼠AT-EVs和糖尿病患者/正常受试者AT-EVs的miRNAs进行了测序分析（诺禾致源提供外泌体small RNA测序服务），在高脂饮食小鼠组和糖尿病患者组分别鉴定到30和25个上调的miRNAs，结合高脂饮食组VS正常小鼠海马miRNA测序结果，共有标志物miR-9-3p在三组数据中显示出一致的上调趋势（图2）。进一步结合临床队列研究表明：与正常受试者和非糖尿病肥胖者相比，糖尿病肥胖患者脂肪组织、AT-EVs和血清EVs中miR-9-3p均显著上调；与正常受试者相比，糖尿病患者血清EVs中miR-9-3p显著升高，有轻度认知障碍的糖尿病患者升高更明显，并且发现糖尿病患者血清EVs中miR-9-3p水平与MoCA值呈负相关。

图2 AT-EVs miRNA测序和海马miRNA测序韦恩分析

3.后期实验相互佐证：miR-9-3p靶向BDNF基因促进认知障碍和突触损伤

为进一步了解miR-9-3p对脑病理学的潜在机制，研究结合转录组测序数据，通过GO富集分析和靶基因预测分析，确定了脑源性神经营养因子（BDNF）可能是参与miR-9-3p介导的神经元病理学的关键靶点（图3）。此外，过表达miR-9-3p可以抑制初级神经元中BDNF的水平，BDNF治疗可以减弱miR-9-3p过表达引起的神经元突触损失，而miR-9-3p的阻断可以减轻高脂饮食小鼠的认知障碍。

图3 miRNA功能富集图

文章总结

研究发现AT-EVs可以介导脂肪组织-大脑器官间的通讯。

研究发现糖尿病认知功能障碍新机制：AT-EVs及其内容物miRNA诱导与胰岛素抵抗相关的认知障碍和突触损伤。

研究认为靶向AT-EVs或miR-9-3p可以有效防止糖尿病患者认知功能障碍的发生。

参考文献

[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.