大家好，今天跟大家分享一篇题为mtDNA-cGAS-STING axis-dependent NLRP3 inflammasome activation contributes to postoperative cognitive dysfunction induced by sevoflurane in mice（mtDNA cGAS STING轴依赖性NLRP3炎性体激活导致七氟烷诱导的小鼠术后认知功能障碍）胶质细胞作为大脑中的驻留巨噬细胞，对脑损伤反应迅速，并在POCD的启动和发展中发挥关键作用。
01
研究背景
小胶质细胞中 NLRP3 炎性小体的激活对于七氟烷诱导的术后认知功能障碍 （POCD） 期间的神经炎症至关重要。然而，七氟烷激活小胶质细胞中 NLRP3 炎性的分子机制仍不清楚。cGAS-STING 通路是一种进化上保守的炎症防御机制。cGAS-STING 通路在七氟烷诱导的 NLRP3 炎性小体依赖性神经炎症中的作用及其潜在机制需要进一步研究。我们发现七氟烷的长期麻醉会诱导认知功能障碍，并触发以体内 NLRP3 炎性小体激活为特征的神经炎症。
有趣的是，cGAS-STING 通路在接受七氟烷的小鼠的海马体中被激活。而 RU.521 阻断 cGAS 减轻了小鼠的认知功能障碍和 NLRP3 炎性小体激活。在体外，我们发现七氟烷处理显着激活了小胶质细胞中的 cGAS-STING 通路，而 RU.521 预处理强烈抑制了七氟烷诱导的 NLRP3 炎性小体激活。
从机制上讲，七氟烷诱导小胶质细胞中的线粒体裂变并将线粒体 DNA （mtDNA） 释放到细胞质中，这可以用 Mdivi-1 消除。通过 mPTP-VDAC 通道抑制剂阻断 mtDNA 释放减弱了七氟烷诱导的 mtDNA 胞质逃逸，减少了小胶质细胞中 cGAS-STING 通路的激活，最终抑制了 NLRP3 炎性小体的激活。因此，通过靶向 cGAS-STING 通路来调节神经炎症可能为 POCD 提供新的治疗靶点。
见图一
七氟烷长期麻醉会触发小鼠的认知功能障碍和神经损伤。
图一
A C57BL/6J 小鼠在被动回避试验中接受训练。第二天，小鼠暴露于 4% 七氟烷 6 h 以诱导认知障碍。在七氟烷暴露后的第一天，小鼠进行被动回避试验和 Y 迷宫试验。
B-C 型进行避暗测试以评估进入暗室的次数和暗潜伏期 （n=8）。
D 进行穿梭实验以评估主动回避 （n=8）。
E Y 迷宫测试训练中每组的代表性轨迹。
F-G 型在 Y 迷宫训练中评估总距离和总休息时间 （n=9）。
H Y 迷宫测试中每组的代表性轨迹。
I-K在 Y 迷宫测试中评估自发交替的百分比、进入新组的次数和在新组中花费的持续时间 （n=9）。海马组织 L HE 染色 （bar=50 μm）。M-NWestern blot 检测海马中 APP 和 p-TauT231 的蛋白水平 （n=6）。数据表示为 SD ±平均值。两组之间的比较采用未配对的 t 检验进行。*P < 0.05，**P < 0.01，P < 0.001。
见图二七氟烷在 POCD 小鼠中诱导小胶质细胞 NLRP3 炎性小体激活。
图二
A 实时 PCR 检测海马中 Il-1β 、 Asc 和 Caspase1 mRNA 的表达 （n=6）。
B-C 型Western blot 检测海马中 NLRP3 、 pro-IL-1β 、 ASC 、 IL-1β p17 、 Caspase1 p20 和 Caspase1 p10 的蛋白表达 （n=6）。
D-F免疫荧光法检测海马体内 ASC （绿色） 和 IBA1 （红色） 的荧光强度 （n=3， bar=100 μm）。
G-H用 1 mM 七氟烷处理 BV2 细胞 6 、 12 和 24 小时。Western blot 检测 BV2 细胞中 NLRP3 、 Caspase1 p20 、 Caspase1 p10 和 pro-Caspase1 的蛋白表达 （n=3）。数据表示为 SD ±平均值。两组之间的比较采用未配对的 t 检验进行。使用 ANOVA 进行多组间差异。*P < 0.05，**P < 0.01，P < 0.001。
见图三七氟烷激活 POCD 小鼠的 cGAS-STING 通路。
图三
A-B实时 PCR 检测海马 A-B Tbk1 和 Irf3 mRNA 表达 （n=6）。
C-G 型Western blot 检测海马中 cGAS 、 TBK1 、 STING 、 p-TBK1、 Ser172 、 p-IRF3 、Ser396 和 IRF3 的蛋白水平 （n=6）。
H-J 型免疫荧光法检测海马组织中 cGAS （绿色） 和 IBA1 （红色） 的荧光强度 （n=3， bar=100 μm）。
K-LWestern blot 检测 BV2 细胞中 cGAS 、 STING 、 p-TBK1Ser172 和 p-IRF3Ser396 的蛋白水平 （n=3）。数据表示为 SD ±平均值。两组之间的比较采用未配对的 t 检验进行。使用 ANOVA 进行多组间差异。*P < 0.05，**P < 0.01，***P < 0.001。
见图四
抑制 cGAS 可降低 POCD 小鼠的认知功能障碍。
图四
A C57BL/6J 小鼠在被动回避试验中接受训练。第二天，小鼠在 2 小时前腹腔注射 RU.521 （5 mg/kg）。然后将 4% 七氟烷暴露于小鼠体内 6 h 以诱导认知功能障碍。在七氟烷暴露后的第一天，小鼠进行被动回避试验和 Y 迷宫试验。
B-C 型进行避暗测试以评估进入暗室的次数和暗潜伏期 （n=8）。
D 进行穿梭实验以评估主动回避 （n=8）。
E Y 迷宫测试训练中每组的代表性轨迹。
F-G 型在 Y 迷宫训练中评估总距离和总休息时间 （n=8）。
H Y 迷宫测试中每组的代表性轨迹。
I-K在 Y 迷宫测试中评估自发交替的百分比、进入新组的次数和在新组中花费的持续时间 （n=8）。海马组织 L HE 染色 （bar=50 μm）。M-NWestern blot 检测海马中 p-TauT231 和 APP 的蛋白水平 （n=6）。数据表示为 SD ±平均值。使用方差分析进行多组间差异。*P < 0.05，**P < 0.01，***P < 0.001。
见图五抑制 cGAS 抑制 POCD 小鼠中 NLRP3 炎性小体介导的神经炎症。
图五
A-B 免疫荧光法检测海马组织中 cGAS （绿色） 和 IBA1 （红色） 的荧光强度 （n=3， bar=100 μm）。
C-D 型免疫荧光法检测海马组织中 ASC （绿色） 和 IBA1 （红色） 的荧光强度 （n=3， bar=100 μm）。
E-GWestern blot 检测海马中 NLRP3 、 pro-IL-1β 、 ASC 、 IL-1β p17 、 Caspase1 p10 、 cGAS 、 STING 、 p-TBK1Ser172 和 p-IRF3Ser396 的蛋白水平 （n=6）。H-I1 μM RU.521 干预 30 分钟后，用 1 mM 七氟烷处理 BV2 细胞 12 h。Western blot 检测 BV2 细胞中 cGAS 、 STING 、 p-TBK1Ser172 、 p-IRF3Ser396 、 NLRP3 、 pro-IL-1β 和 IL-1β p17 的蛋白水平 （n=3）。数据表示为 SD ±平均值。使用方差分析进行多组间差异。*P < 0.05，**P < 0.01，***P < 0.001。
见图六
七氟烷触发线粒体裂变，导致 mtDNA 逃逸到小胶质细胞中的胞质溶胶中。
图六
A-B Western blot 检测海马 p-DRP1、 Ser616 、 DRP1 和 OPA1 的 A-B 蛋白水平 （n=6）。
C-D 型免疫荧光法检测海马中 p-DRP1Ser616 （绿色） 和 IBA1 （红色） 的荧光强度 （n=3， bar=100 μm）。
E BV2 细胞中用 TOM20 染色的线粒体形态 （bar=5 μm）。
F-G 型在 BV2 细胞中检测到形态骨架和线粒体形态的定量 （n=3）。I 加载线粒体膜电位指示剂 JC-1 的 BV2 细胞的代表性图像 （bar=50 μm）。通过实时 PCR 测定 BV2 细胞细胞质中 Nd1 、 Cytb 和 D 环的 J mtDNA 水平 （n=3）。
H、KWestern blot 检测 BV2 细胞中 p-DRP1Ser616 、 DRP1 和 OPA1 的蛋白水平 （n=3）。数据表示为 SD ±平均值。两组之间的比较采用未配对的 t 检验进行。使用 ANOVA 进行多组间差异。*P < 0.05 和 **P < 0.01。
02
研究结论
总之，我们的研究揭示了 DRP1 介导的线粒体裂变在通过 cGAS-STING 通路控制 NLRP3 炎性小体激活中的关键作用（图 9）。我们建议在小胶质细胞中靶向 cGAS-STING 通路依赖性 NLRP3 炎性小体相关神经炎症是治疗 POCD 的有效策略。
好了，今天的文献解读就到这儿来，我们下期再见！如果你正在开展临床研究.需要方案设计.数据管理. 数据分析等支持.也随时可以联系我们。
01
研究背景
小胶质细胞中 NLRP3 炎性小体的激活对于七氟烷诱导的术后认知功能障碍 （POCD） 期间的神经炎症至关重要。然而，七氟烷激活小胶质细胞中 NLRP3 炎性的分子机制仍不清楚。cGAS-STING 通路是一种进化上保守的炎症防御机制。cGAS-STING 通路在七氟烷诱导的 NLRP3 炎性小体依赖性神经炎症中的作用及其潜在机制需要进一步研究。我们发现七氟烷的长期麻醉会诱导认知功能障碍，并触发以体内 NLRP3 炎性小体激活为特征的神经炎症。
有趣的是，cGAS-STING 通路在接受七氟烷的小鼠的海马体中被激活。而 RU.521 阻断 cGAS 减轻了小鼠的认知功能障碍和 NLRP3 炎性小体激活。在体外，我们发现七氟烷处理显着激活了小胶质细胞中的 cGAS-STING 通路，而 RU.521 预处理强烈抑制了七氟烷诱导的 NLRP3 炎性小体激活。
从机制上讲，七氟烷诱导小胶质细胞中的线粒体裂变并将线粒体 DNA （mtDNA） 释放到细胞质中，这可以用 Mdivi-1 消除。通过 mPTP-VDAC 通道抑制剂阻断 mtDNA 释放减弱了七氟烷诱导的 mtDNA 胞质逃逸，减少了小胶质细胞中 cGAS-STING 通路的激活，最终抑制了 NLRP3 炎性小体的激活。因此，通过靶向 cGAS-STING 通路来调节神经炎症可能为 POCD 提供新的治疗靶点。
见图一
七氟烷长期麻醉会触发小鼠的认知功能障碍和神经损伤。
图一
A C57BL/6J 小鼠在被动回避试验中接受训练。第二天，小鼠暴露于 4% 七氟烷 6 h 以诱导认知障碍。在七氟烷暴露后的第一天，小鼠进行被动回避试验和 Y 迷宫试验。
B-C 型进行避暗测试以评估进入暗室的次数和暗潜伏期 （n=8）。
D 进行穿梭实验以评估主动回避 （n=8）。
E Y 迷宫测试训练中每组的代表性轨迹。
F-G 型在 Y 迷宫训练中评估总距离和总休息时间 （n=9）。
H Y 迷宫测试中每组的代表性轨迹。
I-K在 Y 迷宫测试中评估自发交替的百分比、进入新组的次数和在新组中花费的持续时间 （n=9）。海马组织 L HE 染色 （bar=50 μm）。M-NWestern blot 检测海马中 APP 和 p-TauT231 的蛋白水平 （n=6）。数据表示为 SD ±平均值。两组之间的比较采用未配对的 t 检验进行。*P < 0.05，**P < 0.01，P < 0.001。
见图二七氟烷在 POCD 小鼠中诱导小胶质细胞 NLRP3 炎性小体激活。
图二
A 实时 PCR 检测海马中 Il-1β 、 Asc 和 Caspase1 mRNA 的表达 （n=6）。
B-C 型Western blot 检测海马中 NLRP3 、 pro-IL-1β 、 ASC 、 IL-1β p17 、 Caspase1 p20 和 Caspase1 p10 的蛋白表达 （n=6）。
D-F免疫荧光法检测海马体内 ASC （绿色） 和 IBA1 （红色） 的荧光强度 （n=3， bar=100 μm）。
G-H用 1 mM 七氟烷处理 BV2 细胞 6 、 12 和 24 小时。Western blot 检测 BV2 细胞中 NLRP3 、 Caspase1 p20 、 Caspase1 p10 和 pro-Caspase1 的蛋白表达 （n=3）。数据表示为 SD ±平均值。两组之间的比较采用未配对的 t 检验进行。使用 ANOVA 进行多组间差异。*P < 0.05，**P < 0.01，P < 0.001。
见图三七氟烷激活 POCD 小鼠的 cGAS-STING 通路。
图三
A-B实时 PCR 检测海马 A-B Tbk1 和 Irf3 mRNA 表达 （n=6）。
C-G 型Western blot 检测海马中 cGAS 、 TBK1 、 STING 、 p-TBK1、 Ser172 、 p-IRF3 、Ser396 和 IRF3 的蛋白水平 （n=6）。
H-J 型免疫荧光法检测海马组织中 cGAS （绿色） 和 IBA1 （红色） 的荧光强度 （n=3， bar=100 μm）。
K-LWestern blot 检测 BV2 细胞中 cGAS 、 STING 、 p-TBK1Ser172 和 p-IRF3Ser396 的蛋白水平 （n=3）。数据表示为 SD ±平均值。两组之间的比较采用未配对的 t 检验进行。使用 ANOVA 进行多组间差异。*P < 0.05，**P < 0.01，***P < 0.001。
见图四
抑制 cGAS 可降低 POCD 小鼠的认知功能障碍。
图四
A C57BL/6J 小鼠在被动回避试验中接受训练。第二天，小鼠在 2 小时前腹腔注射 RU.521 （5 mg/kg）。然后将 4% 七氟烷暴露于小鼠体内 6 h 以诱导认知功能障碍。在七氟烷暴露后的第一天，小鼠进行被动回避试验和 Y 迷宫试验。
B-C 型进行避暗测试以评估进入暗室的次数和暗潜伏期 （n=8）。
D 进行穿梭实验以评估主动回避 （n=8）。
E Y 迷宫测试训练中每组的代表性轨迹。
F-G 型在 Y 迷宫训练中评估总距离和总休息时间 （n=8）。
H Y 迷宫测试中每组的代表性轨迹。
I-K在 Y 迷宫测试中评估自发交替的百分比、进入新组的次数和在新组中花费的持续时间 （n=8）。海马组织 L HE 染色 （bar=50 μm）。M-NWestern blot 检测海马中 p-TauT231 和 APP 的蛋白水平 （n=6）。数据表示为 SD ±平均值。使用方差分析进行多组间差异。*P < 0.05，**P < 0.01，***P < 0.001。
见图五抑制 cGAS 抑制 POCD 小鼠中 NLRP3 炎性小体介导的神经炎症。
图五
A-B 免疫荧光法检测海马组织中 cGAS （绿色） 和 IBA1 （红色） 的荧光强度 （n=3， bar=100 μm）。
C-D 型免疫荧光法检测海马组织中 ASC （绿色） 和 IBA1 （红色） 的荧光强度 （n=3， bar=100 μm）。
E-GWestern blot 检测海马中 NLRP3 、 pro-IL-1β 、 ASC 、 IL-1β p17 、 Caspase1 p10 、 cGAS 、 STING 、 p-TBK1Ser172 和 p-IRF3Ser396 的蛋白水平 （n=6）。H-I1 μM RU.521 干预 30 分钟后，用 1 mM 七氟烷处理 BV2 细胞 12 h。Western blot 检测 BV2 细胞中 cGAS 、 STING 、 p-TBK1Ser172 、 p-IRF3Ser396 、 NLRP3 、 pro-IL-1β 和 IL-1β p17 的蛋白水平 （n=3）。数据表示为 SD ±平均值。使用方差分析进行多组间差异。*P < 0.05，**P < 0.01，***P < 0.001。
见图六
七氟烷触发线粒体裂变，导致 mtDNA 逃逸到小胶质细胞中的胞质溶胶中。
图六
A-B Western blot 检测海马 p-DRP1、 Ser616 、 DRP1 和 OPA1 的 A-B 蛋白水平 （n=6）。
C-D 型免疫荧光法检测海马中 p-DRP1Ser616 （绿色） 和 IBA1 （红色） 的荧光强度 （n=3， bar=100 μm）。
E BV2 细胞中用 TOM20 染色的线粒体形态 （bar=5 μm）。
F-G 型在 BV2 细胞中检测到形态骨架和线粒体形态的定量 （n=3）。I 加载线粒体膜电位指示剂 JC-1 的 BV2 细胞的代表性图像 （bar=50 μm）。通过实时 PCR 测定 BV2 细胞细胞质中 Nd1 、 Cytb 和 D 环的 J mtDNA 水平 （n=3）。
H、KWestern blot 检测 BV2 细胞中 p-DRP1Ser616 、 DRP1 和 OPA1 的蛋白水平 （n=3）。数据表示为 SD ±平均值。两组之间的比较采用未配对的 t 检验进行。使用 ANOVA 进行多组间差异。*P < 0.05 和 **P < 0.01。
02
研究结论
总之，我们的研究揭示了 DRP1 介导的线粒体裂变在通过 cGAS-STING 通路控制 NLRP3 炎性小体激活中的关键作用（图 9）。我们建议在小胶质细胞中靶向 cGAS-STING 通路依赖性 NLRP3 炎性小体相关神经炎症是治疗 POCD 的有效策略。
好了，今天的文献解读就到这儿来，我们下期再见！如果你正在开展临床研究.需要方案设计.数据管理. 数据分析等支持.也随时可以联系我们。
