4-羟基异亮氨酸通过恢复IGF-1/GLP-1水平在多发性硬化症大鼠模型中发挥神经保护及髓鞘修复作用

《Phytomedicine》：Therapeutic efficacy of 4-hydroxyisoleucine in experimental rat model of demyelination: Neuroprotection through IGF-1 and GLP-1 level restoration

本文首次报道了天然产物4-羟基异亮氨酸（4-HI）在溴化乙锭（EBrD）诱导的脱髓鞘大鼠模型中的神经保护作用。研究通过神经行为学、分子生物学及计算模拟等多维度证据，揭示了4-HI通过靶向胰岛素样生长因子-1（IGF-1）和胰高血糖素样肽-1（GLP-1）信号通路，有效减轻神经炎症、促进髓鞘修复并改善神经功能，为多发性硬化症（MS）的治疗提供了新的潜在策略。

　　

分子对接

我们采用分子对接技术来探究4-HI与GLP-1受体（GLP-1R）和IGF-1受体（IGF-1R）的结合关系。受体结构分别从RCSB蛋白质数据库获取，GLP-1R（PDB ID: 5VAI）和IGF-1R（PDB ID: 3LW0）。使用AutoDock Tools v1.5.7准备受体，去除水分子。

计算机模拟研究

4-HI与IGF1R受体（PDB ID: 3LW0）的结合显示，该配体位于受体的活性位点。对接得分为-4.4 kcal/mol，配体效率（LE）为0.602，表明具有中等结合亲和力。相互作用图显示，4-HI与Phe A1147、Thr A1148和Asp A1146形成氢键（结构图中的绿色虚线）。配体还通过范德华力（结构图中的半透明圆圈）与Lys A1111、Gln A1114、Met A1152等残基相互作用而稳定。

讨论

我们研究了4-HI在EBrD诱导的实验性大鼠脱髓鞘模型中的神经保护作用。脱髓鞘是神经元轴突周围髓鞘持续丢失或破坏的过程，是多发性硬化症（MS）的关键病理过程，它会破坏神经冲动沿轴突的正常传导。在本研究中，我们发现将EBrD注射到大鼠脑内的ICP区域会导致毒性脱髓鞘。这种胶质细胞损伤在脑干和小脑中产生局灶性脱髓鞘病变，这与MS的病理特征相似。我们的研究结果表明，4-HI治疗通过调节IGF-1和GLP-1信号通路，显著改善了神经行为缺陷、减少了神经炎症并促进了髓鞘修复。

局限性

对IGF-1和GLP-1分子基础的研究，若能通过蛋白质印迹（Western blotting）和免疫组织病理学分析等细胞标记物的定性和定量分析进行验证，其结论将更具说服力。此外，本研究未包含使用IGF-1R/GLP-1R拮抗剂或基因敲低策略的实验。本研究通过mRNA表达和ELISA蛋白定量评估了IGF-1/GLP-1信号，但缺乏对下游通路关键蛋白（如Akt, mTOR）磷酸化水平的检测。

结论

总之，我们的研究表明，4-HI在EBrD暴露后的实验性大鼠脱髓鞘模型中表现出保护作用。此外，4-HI治疗可能对多个脑区的结构和功能产生影响。这些益处可能归因于其对GLP-1和IGF-1水平的恢复、神经递质平衡的调节、神经炎症反应的抑制以及凋亡标记物的改变。分子对接分析表明，4-HI与IGF-1R和GLP-1R具有良好的结合亲和力，这为其通过这些受体发挥作用的机制提供了支持。