武科大网讯 近日，我校医学部曾燕/李金泉团队在Journal of Neuroinflammation上发表了题为“Ozone-induced cognitive deficits are mediated by the liver-brain axis: peripheral complement C3 triggers microglial synaptic phagocytosis”的文章。第一作者为王友刚（You-Gang Wang）博士，通讯作者为李金泉（Jin-Quan Li）教授和曾燕（Yan Zeng）教授。此项研究揭示了臭氧导致认知损伤的一条全新通路——肝-脑轴。
该研究发现，臭氧暴露首先引起肝脏损伤与补体C3的释放，随后外周C3转移至大脑，促使小胶质细胞对海马突触进行异常“修剪”，从而损害认知功能。这一结论强调了肝脏在中枢神经毒性中的关键介导作用，将臭氧神经毒性的研究视角从传统的中枢层面拓展至外周器官互作层面，对未来的神经毒理学研究、相关疾病防治及环境健康风险评估具有重要的启示意义。
O3作为对流层强氧化性污染物，其与认知功能下降的流行病学关联虽已建立，但背后的生物学机制尚未阐明。传统观点难以解释的是：作为气态污染物，臭氧如何在不直接进入大脑的情况下诱发中枢神经损伤？本研究提出“肝-脑轴”假说：臭氧可能通过损伤外周代谢器官肝脏，释放特定循环因子，在血脑屏障（BBB）受损条件下进入中枢，激活小胶质细胞并触发异常突触吞噬，最终导致认知缺陷。
为验证这一假说，研究团队构建了环境相关浓度臭氧暴露小鼠模型（1.2 ppm，4小时/天，持续30天），综合运用行为学、电生理、形态学、多组学及病毒介导的肝脏特异性基因操控技术，系统解析臭氧神经毒性的分子机制。行为学评估显示，臭氧暴露导致小鼠空间学习记忆显著受损，而运动能力未受影响。形态学分析表明，海马CA1区神经元树突棘密度下降，关键突触蛋白PSD95表达下调；透射电镜观察证实突触后致密区（PSD）厚度减少。电生理记录显示，海马长时程增强（LTP）显著减弱。这些结果证实，环境相关浓度臭氧暴露足以通过损伤海马突触结构与功能导致认知障碍。
免疫荧光染色结果显示，臭氧暴露选择性地减少了兴奋性突触的数量，但对抑制性突触无显著影响。此外，荧光显微光学切片断层成像（fMOST）和免疫荧光染色结果表明，臭氧暴露后海马区小胶质细胞数量增加且形态活化，呈现促炎状态。
免疫荧光染色显示，促炎性小胶质细胞内部包裹的PSD95+颗粒增多，表明小胶质细胞正在吞噬兴奋性突触。补体C3作为小胶质细胞活化的关键分子，在臭氧暴露后海马区的荧光强度显著升高，且与活化的小胶质细胞及兴奋性突触的共定位增加。值得注意的是，臭氧不影响海马区C3 mRNA的表达，但提高了其蛋白含量，提示C3可能来源于外周。
为追踪C3的来源，研究评估了血脑屏障（BBB）的完整性及外周器官的C3表达。透射电镜结果显示，臭氧破坏了紧密连接的超微结构，且紧密连接蛋白表达下调，证实BBB受损。血清蛋白质组学分析显示补体系统通路显著激活，ELISA检测证实血清C3水平升高。对外周器官的检测发现，仅肝脏的C3 mRNA和蛋白水平升高，同时肝功能指标异常，表明臭氧诱导了肝损伤。
为验证肝源性C3的因果作用，研究通过AAV病毒介导的肝脏特异性C3敲低进行了实验。结果显示，C3敲低显著改善了臭氧暴露小鼠的认知功能，恢复了海马树突棘密度和LTP，并减少了小胶质细胞对突触的吞噬作用。同时，海马、血清及肝脏中的C3水平也显著降低。在非暴露条件下，C3敲低对小鼠无显著影响，进一步证实了肝源性C3的特异性作用。
研究通过动物实验与多组学分析，首次揭示了肝源性补体C3在臭氧神经毒性中的关键介导作用。臭氧暴露激活肝脏补体系统，促使C3释放入血，并在血脑屏障受损后进入海马区，通过C3/CR3轴激活小胶质细胞，导致其过度吞噬兴奋性突触，最终引发认知缺陷。这一发现确立了“肝-脑轴”作为臭氧神经毒性的核心通路，将研究视角从传统的中枢氧化应激拓展至系统性器官间通讯。值得注意的是，臭氧诱导的补体激活呈现C3依赖性但非C1q依赖性，且海马区C3升高源于肝脏而非局部合成。肝脏特异性C3敲低可同时逆转外周及中枢C3水平、小胶质细胞活化、突触损伤及认知缺陷，为靶向干预提供了理论依据。本研究的局限性包括：米诺环素的非特异性作用需通过小胶质细胞特异性遗传模型进一步验证；循环C3穿越受损血脑屏障的直接证据仍需确证。未来研究应聚焦于肝脏C3表达与小胶质细胞活化的动态时序关系，并探索外周C3作为神经毒性生物标志物的临床潜力。（医学部）
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