中药单体1区: 异甘草素激活Nrf2通路减轻氧化应激和改善线粒体功能障碍减轻脑缺血再灌注损伤

摘要:本期推荐的是由宁夏医科大学药学院教育部肽和蛋白质药物研究中心、陕西脑障碍重点实验室和基础和转化医学研究所、上海交通大学医学院药物化学和生物信息学中心、宁夏医科大学宁夏特色现代工程研究中心等研究团队合作近期发表于Redox Biology(IF10.7)的一篇文

【写在前面】:本期推荐的是由宁夏医科大学药学院教育部肽和蛋白质药物研究中心、陕西脑障碍重点实验室和基础和转化医学研究所、上海交通大学医学院药物化学和生物信息学中心、宁夏医科大学宁夏特色现代工程研究中心等研究团队合作近期发表于Redox Biology(IF10.7)的一篇文章,揭示异甘草素通过激活Nrf2通路减轻氧化应激和改善线粒体功能障碍来减轻脑缺血再灌注损伤。

【期刊简介】

【题目及作者信息】

Isoliquiritigenin alleviates cerebral ischemia-reperfusion injury by reducing oxidative stress and ameliorating mitochondrial dysfunction via activating the Nrf2 pathway

脑缺血再灌注损伤(CIRI)是指当缺血脑组织的血液供应恢复时发生的继发性脑损伤,是成人残疾和死亡的主要原因之一。CIRI的进展涉及多种病理机制,包括神经元氧化应激和线粒体功能障碍。异甘草素(ISL)已被初步报道对遭受脑缺血损伤的大鼠具有潜在的神经保护作用。然而,ISL的保护机制尚未阐明。本研究旨在进一步研究ISL介导的神经保护作用,并阐明其潜在的分子机制。研究结果表明,ISL治疗显著减轻了小鼠大脑中动脉闭塞(MCAO)诱导的脑梗死、神经功能缺损、组织病理学损伤和神经元凋亡。在体外,ISL有效地减轻了PC12细胞中细胞存活率、Na+-K+-ATP酶和MnSOD活性的降低,以及氧糖剥夺(OGD)损伤引起的DNA损伤程度。机制研究表明,ISL的给药通过抑制氧化应激损伤和改善线粒体生物合成、线粒体融合裂变平衡和线粒体吞噬,明显改善了氧化还原稳态,恢复了线粒体功能。此外,ISL促进了Keap1/Nrf2的解离,增强了Nrf2的核转移,并促进了Nrf2与ARE的结合活性。最后,ISL通过激活Nrf2通路和改善小鼠线粒体功能障碍,明显抑制了神经元凋亡。然而,Nrf2抑制剂布鲁塞尔在体内和体外都逆转了ISL的线粒体保护特性和抗凋亡作用。总体而言,我们的研究结果表明,ISL在CIRI损伤后通过减少氧化应激和改善线粒体功能障碍对小鼠表现出深刻的神经保护作用,这与Nrf2通路的激活密切相关。

图文摘要

【前言】

异甘草素(ISL)是一种从中国“药食同源”中草药甘草中提取的黄酮类成分,具有抗炎、抗氧化、抗凋亡、抗过敏和解毒等广泛的药理活性。先前的证据表明,ISL在神经系统疾病中具有强大的神经保护作用,包括创伤性脑损伤、脑出血和认知障碍疾病,这与它抑制氧化应激和神经炎症以及减轻线粒体功能障碍的能力密切相关。此外,报告表明,ISL可以通过促进Nrf2易位到细胞核中来激活Nrf2介导的抗氧化途径,随后启动一系列靶基因的表达,并表现出显著的神经保护特性。先前的药理学研究初步表明,ISL可以通过改善能量代谢和抗氧化酶活性来减轻大鼠的脑缺血损伤。然而,ISL对缺血性脑损伤具有神经保护作用的潜在分子机制仍有待充分阐明。因此,在本研究中,我们试图进一步研究ISL对小鼠CIRI的潜在神经保护作用。此外,还研究了ISL的神经保护机制是否参与激活Nrf2信号通路和改善缺血性损伤后的线粒体功能障碍。

【结果部分】

1.ISL减轻了MCAO诱导的小鼠脑损伤、神经功能缺损和组织病理学损伤。

2.ISL抑制OGD诱导的细胞死亡和抗氧化酶活性的消耗,减轻PC12细胞的DNA损伤。

3.基于DIA的定量蛋白质组学分析结果。

4.ISL可减轻PC12细胞OGD损伤后的氧化应激损伤,改善线粒体功能。

5.ISL处理促进了小鼠缺血损伤后24 h内Nrf2的核易位和下游抗氧化酶蛋白的表达。

6.ISL改善了线粒体的生物发生、线粒体融合-裂变平衡和线粒体吞噬。

7.ISL促进了PC12细胞中Keap1/Nrf2的解离和Nrf2与ARE的结合。

8.ISL通过激活Keap1/Nrf2通路,改善小鼠线粒体功能,从而抑制神经元凋亡。

9.ISL在CIRI后发挥神经保护作用的潜在机制示意图。

缺血-再灌注诱导Ca2+积累和ROS过度产生,导致线粒体结构破坏和功能障碍,线粒体裂变/融合失衡,以及级联凋亡反应。ISL干预促进Nrf2核易位和抗氧化基因表达,增强线粒体生物发生、线粒体融合-裂变平衡和线粒体吞噬。最终,这改善脑缺血损伤后线粒体功能并抑制细胞凋亡。

【结论与讨论】

综上所述,我们目前的研究明确证明了ISL对CIRI小鼠的神经保护作用。其潜在机制与其通过激活Nrf2通路来减轻氧化应激损伤和改善线粒体功能障碍的能力密切相关。这些发现为ISL作为脑缺血损伤的临床治疗提供了坚实的基础。

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来源:思想健康

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