【话险危夷】线粒体来源肽MOTS-c对LPS诱导脓毒症相关脑损伤保护作用

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导读

脓毒症相关脑病（SAE）是脓毒症引发的严重神经系统并发症，其核心病理机制包括神经炎症、血脑屏障（BBB）破坏及神经元损伤，可显著增加患者死亡率。线粒体衍生肽MOTS-c已被证实具有抗炎、代谢调节及器官保护作用，但其对SAE的保护效应及具体机制尚未明确。本研究通过LPS诱导脓毒症小鼠模型，探讨MOTS-c是否通过强化血脑屏障超微结构减轻脑损伤，为SAE的治疗提供新靶点。

介绍

1.模型建立：C57BL/6雄性小鼠（7-8周龄）腹腔注射LPS（10 mg/kg）构建脓毒症模型。

2.分组处理：随机分为4组（n=10-31/组）：1、对照组（生理盐水）；2、对照+MOTS-c组（生理盐水+MOTS-c 20 mg/kg，LPS注射前4小时腹腔给药）；3、LPS组（LPS）；4、LPS+MOTS-c组（LPS+MOTS-c 20 mg/kg）。

图1：-4小时：腹腔注射MOTS-c/生理盐水；0小时：腹腔注射LPS/生理盐水；24小时：处死并收集组织收集皮质用于qPCR、WB、ELISA、EB和BWC检测 脑组织切片用于HE染色和免疫荧光（IF）检测MOTS-c

3.检测指标

①生存率与临床评分：72小时存活率监测，小鼠脓毒症评分（MSS）评估疾病严重程度。

②脑组织损伤：H&E染色观察神经元形态；ELISA检测皮质MOTS-c水平；伊文思蓝（EB）染色及脑组织含水量评估BBB通透性。

③分子机制：

1. 蛋白质印迹（WB）检测紧密连接蛋白（Claudin-5、Occludin、ZO-1）及神经营养因子（BDNF、NT-3、NT-4、TrkB）表达；

2.免疫荧光（IF）染色分析CD31（血管内皮）、PDGFRβ（周细胞）、GFAP（星形胶质细胞）、Iba-1（小胶质细胞）及MMP-9水平；

3.qPCR检测炎症因子（IL-1β、TNFα、IL-6）及上述分子的mRNA表达。

结果

1：MOTS-c提高生存率并减轻炎症反应

LPS组72小时存活率仅30%，LPS+MOTS-c组显著提升至65%（p<0.05）；MSS评分降低（p<0.05）。

LPS+MOTS-c组皮质炎症因子（IL-1β、TNFα、IL-6）mRNA水平较LPS组显著下调（p<0.05）。

图2.Mots-c提高了生存率、Mss评分，并减轻了脂多糖诱导脓毒症小鼠的炎症和脑损伤。(a)四组小鼠（对照组、c+M 组、lPs组和l+M组）的生存率分别为100%、100%、30%和65%。（*p<0.05，与对照组相比；#p<0.05，与lPs组相比）。(b)小鼠脓毒症评分（n=10）。(c)通过ELISA法检测皮质Mots-c水平（n=4）。（d-f）通过qPCR检测炎症细胞因子（Il-1β、tnf-α和Il-6）表达（n=6）。（****p<0.0001，***p<0.001，**p<0.01，*p<0.05，组间比较）。(g)和(h)采用H&E染色观察四组小鼠脑损伤（n=4）。比例尺：200µm，5倍放大；比例尺：50µm，20倍放大。Mss：小鼠脓毒症评分；ll-1β：白细胞介素-1β；tnf-α：肿瘤坏死因子-α；ll-6：白细胞介素-6；He：苏木精-伊红。

2：MOTS-c保护血脑屏障完整性

EB外渗量及脑组织含水量在LPS组显著增加，MOTS-c处理后显著降低（p<0.001）。

WB显示，LPS组紧密连接蛋白（Claudin-5、Occludin、ZO-1）表达降低，MOTS-c处理后显著上调（p<0.05）。

图3.Mots-c降低了血脑屏障的通透性并增加了血脑屏障相关蛋白水平。(a)和(b)采用eB染色评估血脑屏障通透性（n=5）（****p<0.0001，组间比较）。(c)所有组别均测量了BWc。（**p<0.01，*p<0.05，组间比较）(d)蛋白质印迹代表性图像显示claudin-5、occludin和Zo-1的表达。（e-g）目标蛋白的相对条带密度以微管蛋白或GaPDH为内参进行标准化，数据以均值±标准差表示（n=6）（***p<0.001，*p<0.05，组间比较）。eB：伊文思蓝；BWc：脑水含量。

3：MOTS-c改善血管内皮与胶质细胞功能

免疫荧光显示，LPS组CD31（血管内皮标志物）和PDGFRβ（周细胞标志物）表达降低，MOTS-c处理后显著增加（p<0.05）。

图4.通过免疫荧光染色和定量PCR分析血管生成能力标志物cD31的表达。(a)cD31表达的代表性图像。比例尺为20µm，放大倍数40倍。(b)基于免疫荧光的cD31表达定量分析。数据以均值±标准差表示（n=6）。（***p<0.001，**p<0.01表示两组间比较）。(c)cD31的mRNA表达。（****p<0.001，*p<0.05表示两组间比较）。数据以均值±标准差表示（n=6）。If：免疫荧光。

图5.Mots-c对PDGfrβ（周细胞）和GfaP（星形胶质细胞）表达的影响。(a)和(c)根据免疫荧光和定量分析显示的PDGfr β水平变化（n=6）。比例尺为20µm，放大倍数40倍。(b)和(d)根据免疫荧光和定量分析显示的GfaP水平变化（n=6）。比例尺为20µm，放大倍数40倍。(e)和(f)PDGfrβ与GfaP的mRNA表达（n=6）。所有数据均为均值±标准差。****p<0.0001，***p<0.001，**p<0.01，*p<0.05，两组间比较。

LPS组GFAP（星形胶质细胞活化）、Iba-1（小胶质细胞活化）及MMP-9表达升高，MOTS-c处理后显著抑制（p<0.05）。

图6.Mots-c对MMP-9和Iba-1（小胶质细胞）表达的影响。(a)和(c)根据免疫荧光和定量分析显示的MMP-9变化（n=6）。比例尺为20µm，放大倍数40倍。(b)和(d)根据免疫荧光和定量分析显示的Iba-1变化（n=6）。比例尺为20µm，放大倍数40倍。(e)和(f)MMP-9和Iba-1的mRNA表达（n=6）。所有数据均为均值±标准差。****p<0.0001，***p <0.001，**p<0.01，*p<0.05，两组间比较。

4：MOTS-c促进神经营养因子表达

LPS组BDNF、NT-3、NT-4及TrkB的mRNA和蛋白水平降低，MOTS-c处理后显著上调（p<0.05）。

图7.Mots-c的神经营养效应。(a)显示BDnf、nt-4、nt-3和trkB表达的代表性蛋白质印迹图像。（b-e）目标蛋白的相对条带密度以GaPDH为基准进行标准化（n=6）。（***p<0.001，*p<0.05，ns:p>0.05，两组间比较）（f-I）BDnf、nt-4、nt-3和trkB的mRNA表达（n=6）。（****p<0.0001，**p<0.01，*p<0.05，两组间比较）所有数据均表示为均值±标准差。

小结

本研究证实，MOTS-c通过以下机制对LPS诱导的脓毒症脑损伤发挥保护作用：1、抗炎效应：抑制促炎因子释放，降低神经炎症反应；2、血脑屏障保护：上调紧密连接蛋白，减少通透性，改善内皮细胞与周细胞功能；3、胶质细胞调节：抑制星形胶质细胞和小胶质细胞过度活化，减少MMP-9介导的屏障破坏；4、神经营养作用：增加BDNF等神经营养因子表达，促进神经元存活与修复。

话险危夷·述评

该研究针对性地探讨了 MOTS-c 在 SAE 中的作用，此前关于 MOTS-c 对 SAE 中 BBB 功能障碍的治疗潜力研究较少，本研究首次系统阐明了 MOTS-c 通过强化 BBB 超微结构完整性来减轻脓毒症相关脑损伤，填补了该领域研究的空白，为 SAE 的治疗提供了全新的研究方向。在机制探讨方面，该实验不仅关注了 MOTS-c 的抗炎作用，还深入分析了其对 BBB 组成细胞（内皮细胞、周细胞、星形胶质细胞）功能的调控，以及对神经营养因子表达的影响，全面揭示了 MOTS-c 发挥神经保护作用的多重途径，提升了研究结论的可靠性和深度。

但未深入探究其背后具体的信号通路。例如，MOTS-c 是通过何种信号通路调控 NF-κB、MAPK 等炎症相关通路，以及如何影响 BBB 相关蛋白的转录和表达，这些关键机制尚未阐明，限制了对 MOTS-c 作用模式的全面理解。此外， 该研究主要检测了 LPS 注射后 24 小时的相关指标，聚焦于急性脑损伤的保护作用，而 SAE 患者常存在长期认知功能障碍等后遗症。该研究未对小鼠的长期神经功能（如学习记忆能力）进行评估，无法明确 MOTS-c 是否能改善 SAE 的长期预后，这也是后续研究需要补充的内容。

后续研究应聚焦 MOTS-c 发挥作用的关键信号通路，例如进一步明确其是否通过 PPARγ、Nrf2/ARE、AMPK 等已知通路调控炎症反应和 BBB 功能，或是否存在新的信号通路参与其中。通过特异性抑制剂、基因沉默等技术，揭示 MOTS-c 调控各生物学效应的分子机制，为精准靶向治疗提供理论依据。可建立多种致病菌（如 MRSA）感染的脓毒症模型，以更全面地评估 MOTS-c 的治疗效果。

原始文献

A mitochondrial-derived peptide MOTS-ccontributes to the protective effect against brain injury associated with LPS-induced sepsis by strengthening the blood-brain barrier’s ultrastructure. Int J Neurosci. 2025 Aug 5:1-14. doi: 10.1080/00207454.2025.2542883. Epub ahead of print. PMID: 40753494.