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LncRNA NR_030777/DRP1 negatively regulates intercellular mitochondrial transfer in cobalt nanoparticles-induced neuronal damage

这项研究表明，钴纳米颗粒通过诱导长链非编码RNA NR_030777上调DRP1，从而抑制了保护性的、由隧道纳米管介导的从神经胶质瘤到神经元的线粒体转移，进而加剧了神经损伤。

原作者： Yilong Chen, Xiangyu Chang, Jiamei Li, Yilin Zhang, Xinpei Lin, Shangrong Jiang, Cheng Chen, Shengsong Lin, Ling Lin, Junjing Lin, Zhenkun Guo, Jinfu Zhou, Hong Hu, Guangxia Yu, Wenya Shao, Siying Wu

发布于 2026-08-28

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CC BY 4.0

原作者： Yilong Chen, Xiangyu Chang, Jiamei Li, Yilin Zhang, Xinpei Lin, Shangrong Jiang, Cheng Chen, Shengsong Lin, Ling Lin, Junjing Lin, Zhenkun Guo, Jinfu Zhou, Hong Hu, Guangxia Yu, Wenya Shao, Siying Wu, Huangyuan Li, Fuli Zheng

原始论文采用 CC BY 4.0 许可（https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。 ⚕️ 这是一篇未经同行评审的预印本的AI生成解释。这不是医疗建议。请勿根据此内容做出健康决定。阅读完整免责声明

技术摘要：LncRNA NR_030777/DRP1 负向调节钴纳米颗粒诱导的神经元损伤中的细胞间线粒体转移

1. 问题陈述

钴纳米颗粒 (CoNPs) 被广泛应用于医疗植入物（如金属-金属关节假体）和可再生能源领域（如锂离子电池）。尽管具有这些用途，CoNPs 已被确认为神经毒性物质，能够穿过生物屏障并诱导神经元损伤、凋亡和氧化应激。虽然之前的研究表明，通过隧道纳米管 (TNTs) 从星形胶质细胞（或胶质细胞）向神经元进行的细胞间线粒体转移是抵御 CoNPs 诱导毒性的保护机制，但调控这一过程的分子机制仍不清楚。具体而言，在 CoNPs 暴露期间，长链非编码 RNA (lncRNAs) 和线粒体动力学蛋白（如 Dynamin-related protein 1, DRP1）在调节 TNT 介导的线粒体转移中的作用尚不明确。

2. 研究方法

本研究采用了小鼠海马神经元细胞 (HT22) 和小鼠胶质瘤细胞 (Glioma261) 的神经元-胶质细胞共培养模型。Glioma261 细胞经过工程化处理，稳定表达靶向线粒体的增强型绿色荧光蛋白 (mito-EGFP)，以可视化线粒体转移过程。

实验处理： 将细胞暴露于不同浓度 (0–30 µg/mL) 的 CoNPs 中，持续 24 小时。
抑制/激活策略：
- TNT 抑制： 使用 Latrunculin B (LAT-B)、诺考达唑 (nocodazole，肌动蛋白/微管抑制剂) 或 GW4869 (胞外囊泡抑制剂) 对细胞进行预处理，以区分 TNT 介导的转移与囊泡介导的转移。
- 遗传操作： 通过转染质粒使 Glioma261 细胞过表达 lncRNA NR_030777 或 DRP1，或使用 siRNA 敲低 NR_030777。
- 药理学调节： 使用 DRP1 抑制剂 Mdivi-1 来抑制 DRP1 的活性。
回复实验： 进行 NR_030777 过表达与 Mdivi-1 处理的组合实验，以确定 DRP1 抑制是否能逆转 NR_030777 的效应。
评估技术：
- 线粒体转移与 TNTs： 通过共聚焦显微镜进行定量分析（计数转移的线粒体和 TNT 结构）。
- 细胞健康状况： 凋亡 (Annexin V/7-AAD)、氧化应激 (通过 DHE 检测胞内 O₂⁻)、线粒体 ROS (MitoSOX) 以及线粒体膜电位 (通过 TMRE 检测 MMP)。
- 衰老： 通过 SA-β-gal 活性进行测量。
- 分子分析： 通过蛋白质印迹法 (Western blotting) 检测 DRP1 和磷酸化 DRP1 (Ser616)；通过 qRT-PCR 检测 NR_030777 的表达。

3. 关键结果

TNTs 是主要的转移途径： CoNPs 处理诱导了线粒体从 Glioma261 向 HT22 细胞的转移。这种转移被 LAT-B 和 nocodazole (TNT 抑制剂) 显著抑制，但仅受 GW4869 (囊泡抑制剂) 的轻微影响，从而证实 TNTs 是主要的转移途径。阻断 TNTs 加剧了 CoNPs 诱导的凋亡、超氧化物产生、线粒体 ROS 生成以及膜电位丧失。
DRP1 作为负向调节因子： CoNPs 处理降低了总 DRP1 蛋白水平，同时增加了磷酸化 DRP1 (Ser616) 的水平。功能实验显示，DRP1 是 TNT 介导的线粒体转移的负向调节因子：
- 抑制 DRP1 (通过 Mdivi-1) 会增加线粒体转移和 TNT 形成。
- 过表达 DRP1 则会抑制线粒体转移并减少异质细胞间的 TNT 数量。
NR_030777 上调 DRP1 并抑制转移： CoNPs 暴露下调了 NR_030777 的表达。
- 过表达： 人为提高 NR_030777 水平会上调 DRP1 蛋白，抑制通过 TNTs 进行的线粒体转移，并加重神经元损伤（增加凋亡、ROS 和衰老）。
- 敲低： 降低 NR_030777 水平会降低 DRP1，增强线粒体转移，并减轻 CoNPs 诱导的毒性。
机制验证 (回复实验)： 在过表达 NR_030777 的细胞中，随后使用 Mdivi-1 抑制 DRP1 逆转了对线粒体转移的抑制作用。这恢复了线粒体的运动，减少了凋亡，并改善了线粒体功能，从而证实 NR_030777 正是通过上调 DRP1 来发挥其有害作用的。

4. 核心贡献

发现了一种新的表观遗传机制： 该研究确立了 lncRNA NR_030777 是环境神经毒性背景下细胞间线粒体通信的关键表观遗传调节因子。
阐明了 DRP1 在 TNTs 中的作用： 虽然 DRP1 通常以调节线粒体分裂而闻名，但本文证明了其在胶质细胞与神经元之间 TNT 介导的线粒体转移中扮演着特定的负向调节角色。
阐明了 CoNPs 的毒性通路： 研究定义了一个特定的通路，即 CoNPs 暴露导致 NR_030777/DRP1 轴失调，进而抑制保护性线粒体转移并导致随后的神经元损伤。

5. 意义与主张

作者声称，这项研究提供了首次证据，将 lncRNA 介导的表观遗传调节与环境毒物诱导的细胞间线粒体转移联系起来。

机制见解： 研究结果揭示了一种新机制，即 lncRNA NR_030777 通过调节 DRP1 表达来抑制 TNT 介导的线粒体转移，从而加剧 CoNPs 诱导的神经毒性。
毒理学意义： 该研究将 CoNPs 定位为一种能够破坏保护性细胞通信过程的环境表观遗传毒性物质。
治疗潜力： 通过识别 NR_030777/DRP1 轴作为线粒体转移的调节因子，作者建议将这些组分作为旨在预防或控制由环境危害引起的神经损伤的机制研究及治疗策略的潜在靶点。

作者指出，尽管本研究提供了稳健的体外证据，但连接 DRP1 与 TNT 形成的下游机制仍需通过体内模型进行进一步探索。