《Journal of Developmental Origins of Health and Disease》:Activation of the heat shock response by human milk-derived extracellular vesicles in neonates with perinatal high-fat diet exposure
编辑推荐:
围产期高脂饮食(mHFD)可持久激活子代HPA轴并诱发代谢-神经发育异常。Storm等利用人乳胞外囊icles(MEVs)干预mHFD新生大鼠,发现MEVs显著上调雌鼠前额叶HSF1并下调Hsp70-Hsp90负调控复合物,提示其延长热休克反应(HSR)并赋予细胞保护。该研究首次揭示MEVs通过性别依赖的HSR机制对抗围产期营养应激,为开发母乳来源纳米干预策略奠定理论基础。
“吃得太油,宝宝大脑会怎样?”这是无数新手妈妈在微信群里焦虑讨论的话题。大量动物实验已证实,孕期和哺乳期高脂饮食就像在大脑里点燃一把“慢火”,激活下丘脑-垂体-肾上腺轴(HPA轴),让糖皮质激素居高不下,神经炎症悄悄蔓延,成年后焦虑、肥胖、代谢综合征纷至沓来。然而母乳向来被视为“天然盾牌”,其中纳米级的乳源胞外囊泡(MEVs)能穿越血脑屏障,却鲜有人知道它们能否为被高脂“点燃”的大脑降温。Storm JA等正是带着这一疑问,在加拿大温尼伯大学开展了迄今首个“MEVs×HSR×性别”三方对话实验,结果于2025年在线发表于《Journal of Developmental Origins of Health and Disease》。
研究人员首先建立围产期高脂暴露模型:雌鼠孕前4周至哺乳期全程食用含60% kcal脂肪的mHFD,对照组为蔗糖匹配的10% kcal低脂饲料。分娩后第4天起,雌雄仔鼠分别经口灌胃人乳MEVs(1×101?颗粒/克体重)或PBS,每日2次,持续至第11天——正值大鼠“应激低反应期”峰值。随后采集肝脏、下丘脑、前额叶皮层,用RT-qPCR与Western blot量化热休克反应核心分子HSF1、Hsp70、Hsp90、Hsp40/DNAJB1的表达。实验设计采用2(饮食)×2(处理)×2(性别)四重复,每窝2雌2雄,共32只仔鼠,样本量符合Arifin资源方程。
关键技术方法:①围产期mHFD与对照饮食干预;②人口腔捐献母乳经超速离心+过滤分离MEVs,纳米颗粒跟踪分析与电镜鉴定;③PND4–11口服灌胃;④RT-qPCR检测HSR转录本;⑤Coomassie归一化Western blot检测HSR蛋白;⑥重复测量GLM与Tukey HSD统计。
研究结果如下:
母鼠代谢与繁殖表现
mHFD母鼠在孕前两周热量摄入显著升高,但体重、交配成功率、仔数及哺乳期体重变化与对照无差异,提示模型聚焦于饮食成分而非肥胖本身。
仔鼠生长与脂肪沉积
mHFD仔鼠PND11体重、腹膜后脂肪与胃内乳凝块重量均显著高于对照,Lee指数无差异,证实高脂暴露主要增加脂肪量而非体型比例,且MEVs对体重无干预效应。
肝脏HSR存在性别偏向
雌鼠MEVs显著上调HSF1、HSPA1A、DNAJB1转录,而雄鼠无变化;蛋白层面仅Hsp40呈性别相反趋势:mHFD降低雄鼠Hsp40却升高雌鼠Hsp40,提示雌仔肝更易启动HSR。
下丘脑以饮食效应为主
mHFD升高雄鼠HSF1与Hsp90转录但降低HSPA1A,雌鼠仅HSF1转录升高;蛋白水平mHFD升高雄鼠HSF1与Hsp40,降低Hsp70与Hsp40,MEVs仅轻微下调雄鼠HSP90AA1转录,显示该脑区对高脂更敏感而MEVs调控有限。
前额叶皮层MEVs最显效
转录层面未见显著差异;蛋白层面,MEVs在雌雄均上调HSF1,同时下调Hsp70、Hsp90、Hsp40,尤以雌鼠HSF1增幅最大。由于Hsp70-Hsp90复合物为HSF1负调控因子,其下调意味着MEVs可能延长HSF1介导的促生存转录程序,为前额叶提供持续细胞保护。
结论与讨论
该研究首次揭示:①MEVs可穿越血脑屏障,在HPA轴关键节点调控HSR;②雌仔对MEVs更敏感,呈现性别特异保护;③在前额叶皮层,MEVs通过“上调HSF1+下调负调控子”模式延长热休克反应,为抵御围产期高脂诱导的蛋白毒性与神经炎症提供新思路。未来解析MEVs内何种miRNA或蛋白 cargo 驱动HSF1开关,将有望把母乳纳米囊泡开发成早期干预神经发育障碍的“天然药物”。