Advanced Science：FGF2调节神经元外泌体释放依赖于海马神经元中的VAMP3/Cellubrevin

细胞外囊泡（EVs）可在细胞之间传递生物活性大分子，例如胞质和膜蛋白、RNA或DNA。EVs在体液中的传播距离很远，非常适合充当远程信使，在器官内（和跨器官）传递分子信息。此外，基于EVs的方法在用作诊断或治疗性纳米载体方面具有巨大潜力。通过它们的生物发生至少已经定义了EV的三个主要亚组：微囊泡（microvesicles）、外泌体（exosomes）和凋亡小体（apoptotic bodies）。它们来自不同的细胞部位：微囊泡（50–1000 nm）直接从质膜（PM）出芽，而外泌体（40–150 nm）来自晚期溶酶体的多囊泡体（MVB）通过限制膜向内出芽进入MVB内腔形成外泌体。EV的生物发生要么由运输所需的内体分选复合物（ESCRT）辅助，要么由锥形脂质（如神经酰胺）驱动。同一细胞可以状态依赖性地释放外泌体和外泌体样EV的不同亚群，并具有不同的货物组成，从而诱导对靶细胞的多种作用。

在将外泌体释放到细胞外空间之前，MVB必须与PM融合，并且许多分子机制促进了原本在能量上不利的MVB-PM融合和外泌体释放。已显示Rab GTPases家族以细胞类型的特定方式控制MVB向内出芽、MVB转运和MVB-PM对接。另外，在不同模型系统中，不同的SNARE蛋白家族成员可以促进MVB-PM融合。与典型的神经传递类似，在大多数情况下，EV释放似乎对钙有反应，尽管MVB-PM融合也可能通过其他与钙无关的机制触发。

在中枢神经系统（CNS）中，神经元和神经胶质细胞释放的EV促成构成CNS生理学和病理学基础的细胞间信号的复杂网络。越来越多的证据表明EV介导的信号调节神经元放电、突触可塑性和髓磷脂形成。脑脊液（CSF）中存在EV强调了它们在神经组织中的相关性。在受伤的中枢神经系统中，最近发现EV可以穿越血脑屏障并促进神经炎症。此外，某些类型的EV似乎可以在缺血性应激条件下支持神经元的存活。在神经退行性疾病中，EV有助于有毒蛋白质聚集体的播种和扩散，并影响聚集过程和这些聚集体的清除。

在EV介导的神经元-神经胶质细胞交流中，一个总的主题是EV的分泌似乎与神经元活动有关。已有研究报道神经元去极化和谷氨酸释放可刺激神经元和少突胶质细胞分泌外泌体，而据报道，血清素可刺激小胶质细胞的EV分泌。EV可能继而在细胞之间转移生物活性的RNA、蛋白质和脂质，从而调节神经元的活动。与与PM融合的神经递质囊泡相似，外泌体释放可以通过电刺激和钙离子内流诱发，这依赖于SNARE蛋白。然而，刺激诱发的EV释放的时间特性以及将其与神经递质释放区分的细胞分子机制目前尚不清楚。

成纤维细胞生长因子（FGFs）是多效性生长和分化因子家族，可调节健康和疾病中的中枢神经系统稳态。尽管FGF以其在神经原基构成的早期阶段和神经祖细胞增殖中的作用而闻名，但它们在成年大脑中的作用同等重要。它们调节神经元钙的稳态和可塑性，并在对神经组织损伤的反应中促进神经保护和修复。

除了这些生理作用外，bFGF还参与了对神经元损伤或精神疾病的反应。例如，大量证据表明FGF2和FGFR与情绪和焦虑症有关，在该研究中，发现抑郁症患者的死后脑组织和动物模型的大脑（包括海马，与情绪障碍高度相关的区域）的FGF2含量降低。FGF2基因中的单核苷酸多态性（SNP）与抗抑郁药治疗的反应性和副作用有关。相反，慢性抗抑郁药或抗焦虑药导致FGF2升高，而FGF2发挥抗抑郁作用。

FGF在整个发育中的和成年的中枢神经系统中都有表达，FGF-1和FGF-2（basic FGF，bFGF）从神经胶质和海马神经元中释放（程度较小），并且对FGF受体1（FGFR1）的亲和力最高。相反，FGFR1是海马中最丰富的FGF受体亚型，主要在CA1/CA3锥体神经元中表达。尽管它们在海马体内的稳态中起着重要作用，但FGF在调节神经元EV释放中的作用尚未得到解决。

该研究结合了膜片钳电生理学和pH敏感染料成像技术，以实时检查单个神经元中刺激诱发的EV释放。研究现培养的海马神经元具有较低的自发性EV释放事件。与以前的报道不同，该研究发现高频电刺激（HFS）不能可靠地诱导培养的海马神经元释放EV，并且只有一小部分细胞对HFS做出反应，使MVB-PM融合事件突然增加。与突触小泡不同，突触小泡在PM去极化后可在几毫秒内与PM融合，而刺激诱发的MVB融合仅在数十秒后发生，并且在初始刺激诱发的钙信号与最终的MVB-PM融合事件之间表现出明显的滞后性。用bFGF处理可大大提高刺激诱发的MVB-PM融合事件的发生率，从而提高培养基中EV的含量。

对神经元EV的进一步蛋白质组学分析表明，bFGF可以增加EV上v-SNARE囊泡相关膜蛋白3（VAMP3，cellubrevin）的丰度。相反，敲除培养的神经元中的VAMP3会减弱bFGF对EV释放的影响。总而言之，该结果首次描述了响应电刺激的海马神经元中MVB-PM融合的具体时间特征，揭示了神经元钙离子内流和MVB-PM融合的显著时间差别。此外，该数据揭示了bFGF信号传导在控制神经元EV释放中的新功能，因此支持在健康和患病的CNS中研究生长因子介导的EV参与的信号转导。

bFGF增加了培养的海马神经元细胞外囊泡（EVs）的释放

参考文献：

Kumar R, Tang Q, Müller SA, Gao P, Mahlstedt D, Zampagni S, Tan Y, Klingl A, Bötzel K, Lichtenthaler SF, Höglinger GU, Koeglsperger T. Fibroblast Growth Factor 2-Mediated Regulation of Neuronal Exosome Release Depends on VAMP3/Cellubrevin in Hippocampal Neurons. Adv Sci (Weinh). 2020 Jan 28;7(6):1902372. doi: 10.1002/advs.201902372. eCollection 2020 Mar.

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