IF=12.5 | Umibio多款核心产品助力客户创伤性脑损伤后急性肾损伤研究！

近期，来自天津医科大学的闫华教授、张国斌教授和徐立霞教授团队在Science Advances杂志发表了题为“Brain-derived extracellular vesicles circUsp32 polarized macrophages causing acute kidney injury after traumatic brain injury”的科研论文，IF=12.5。

研究背景：

创伤性脑损伤 (TBI ) 是全球主要致死和致残原因，除中枢损伤外，还会引发全身病理改变，急性肾损伤（AKI）是其常见并发症，临床发生率为10%-15%。TBI 可诱导 AKI，而肾损伤也会通过毒素蓄积等诱发神经炎症和认知障碍，但具体分子机制尚未明确。细胞外囊泡（EVs）是器官间通讯的重要介质，TBI可诱导脑释放病理性EVs，穿越血脑屏障进入循环引发多器官功能障碍；环状RNA（circRNAs）在免疫调控中起关键作用，但TBI-EVs中的circRNAs 对 AKI 的调控作用尚未被阐明。巨噬细胞的促炎/抗炎极化是 AKI 发生的核心病理机制，多种因子可调控该过程，但TBI-EVs 如何调控巨噬细胞极化进而诱发AKI 仍不清楚。本文旨在研究TBI引发AKI的分子作用机制，为脑损伤诱导的AKI和脑-肾交互提供关键的机制见解。

研究成果及意义：

在本研究中，作者首先构建了TBI小鼠模型并进行了肾功能评估和肾组织病理学分析，结果发现TBI后24h时血尿素氮（BUN）、血清肌酐（Scr）、肾损伤分子（KIM-1）和NGAL等AKI标志物均达峰值；肾组织病理学分析显示肾小管损伤、细胞凋亡最显著，促炎细胞因子（TNF-α、IL-6、IL-1β）表达最高。这些结果表明，AKI在TBI后24小时表现最为明显。随后作者在TBI后24小时从小鼠脑组织中分离出脑损伤后的TBI-EVs并进行了鉴定，结果显示TBI-EVs呈茶托型结构，粒径大小在200nm以下，标志蛋白CD9、CD81、TSG101表达，而Calnexin在TBI-EVS中不表达；此外，TBI-EVS中GFAP的存在证实了它们来自脑组织。尾静脉注射后发现TBI-EVs可在小鼠心、肺、肝、肾、脾中富集，肾脏中12h 达峰，48h开始下降，证实其可靶向肾脏发挥作用。由于巨噬细胞极化在AKI过程中发挥了重要作用，作者推测TBI-EVs可以促进巨噬细胞极化，随后进行了双重免疫荧光染色和流式细胞分析，结果发现TBI-EVs可显著升高 AKI 标志物，诱发肾小管损伤和细胞凋亡，同时使肾脏中促炎巨噬细胞（iNOS+）比例升至33.7%，抗炎巨噬细胞（CD206+）比例显著降低，证实TBI-EVs是介导TBI后AKI的关键介质。随后作者进行了RNA测序，对比TBI-EVs和Sham-EVs的circRNA表达谱发现circUsp32（mmu_circ_0000303）是上调最显著的circRNA，经 qRT-PCR 和Sanger测序验证CircUsp32位于第11号染色体上的Usp32基因的四个外显子。KEGG分析显示circUsp32富集于HIF-1、JAK-STAT、TLR 等免疫相关通路。接着作者进行了体外实验，结果表明TBI-EVs能被RAW264.7巨噬细胞摄取并上调其circUsp32表达。circUsp32在翻译后水平调控TLR通路核心分子IRF7，IRF7是circUsp32 的下游靶点，并且直接调控巨噬细胞极化。越来越多的证据表明，CircRNAs可以与蛋白质相互作用，并参与疾病进展。为了研究CircUsp32和Socs1之间的潜在相互作用，作者进行了RNA down和RNA免疫沉淀实验，结果发现Socs1显著富集了circUsp32，CircUsp32通过竞争性结合SOCS1的SH2结构域来抑制IRF7泛素化，从而增强IRF7的表达并调节下游信号通路。为了研究CircUsp32是如何调节巨噬细胞的极化，作者进行了拯救实验，结果发现过表达circUsp32 可上调 IRF7 表达并促进促炎极化，敲低 circUsp32 可下调 IRF7 表达并抑制促炎极化，qRT-PCR 和流式细胞术进一步验证Socs1可阻断 circUsp32 对巨噬细胞炎症因子表达和极化比例的调控；证实circUsp32 通过 Socs1/IRF7轴调控巨噬细胞极化。为了评估CircUsp32在体内的作用，作者通过腺相关病毒（AAV）在小鼠脑内敲低circUsp32，分离得到TBI-EVs^sh-circUsp32，注射后与TBI-EVs组相比，AKI标志物显著降低，肾组织损伤缓解，巨噬细胞极化逆转，IRF7表达下调。这些发现表明，敲低circUsp32通过减少小鼠促炎巨噬细胞极化，改善了TBI诱导的AKI。作者对200例TBI患者的血浆样本分析发现，hsa_circ_0044940 与小鼠 circUsp32 序列同源性最高，AKI的患者血浆EVs中同源环状RNA hsa_circ_0044940表达显著升高，且与肾损伤标志物KIM-1和NGAL呈正相关，ROC曲线分析显示其AUC值为0.726，证实hsa_circ_0044940可作为TBI后AKI的潜在血浆EVs生物标志物。最后作者初步验证了脑与肾脏之间的双向交互作用，TBI-EVs处理可显著下调小鼠肾脏Oat1表达，导致血液中硫酸吲哚酚（IS）水平显著升高，IS蓄积引发血脑屏障（BBB）功能障碍，进而诱导神经炎症和氧化应激；敲低 circUsp32可部分恢复Oat1表达，降低血液中IS水平。

综上所述，作者认为circUsp32是TBI-EVs介导AKI的关键分子，通过Socs1/IRF7轴促进巨噬细胞促炎极化，从而引发TBI后AKI。其人类同源物hsa_circ_0044940 可作为 TBI 后 AKI 的潜在标志物，敲低circUsp32 是TBI 相关AKI的潜在治疗策略。该研究不仅深化了对TBI 后多器官损伤分子机制的理解，也为TBI 相关AKI的早期诊断和靶向治疗提供了新的实验依据和研究方向。

该研究中使用本公司的血清血浆外泌体提取纯化试剂盒升级版（货号：UR52151）对TBI患者和对照组血浆来源的外泌体（EVs）进行了提取纯化，随后使用外泌体蛋白专用裂解液（货号：UR33101）对外泌体进行了裂解，结果符合各检测指标要求，满足了客户下游实验需求。

该研究中使用本公司的外泌体荧光染料DIR（货号：UR21017）对小鼠脑组织来源的外泌体（TBI-EVs）进行标记，在4、8、12、24和48小时后，利用体内成像系统（IVIS）观察了TBI-EVs在主要器官的生物分布，结果发现TBI-EVs在心脏、肺、肝、肾和脾均有分布，而脑部积累极少；TBI-EVs在肾脏中12h 达峰，48h开始下降。

该研究中使用本公司的外泌体红色荧光标记染料（货号：UR52302）对小鼠脑组织来源的外泌体（TBI-EVs）进行标记，然后将RAW 264.7巨噬细胞与PKH26标记的TBI-EVs共孵育3小时，结果发现TBI-EVs能够被RAW 264.7巨噬细胞成功摄取。

参考文献：Brain-derived extracellular vesicles circUsp32 polarized macrophages causing acute kidney injury after traumatic brain injury.Science Advances.2025 Nov 28;11(48):eadz1243.

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