Tremella多糖通过调节IIS/MAPK/skn-1通路并增强抗氧化能力,减轻了双酚A对秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)的毒性

《Ecotoxicology and Environmental Safety》:Tremella polysaccharide alleviated the toxicity of bisphenol A on Caenorhabditis elegans via regulation of IIS/MAPK/skn-1 pathways and increasing antioxidant ability

【字体: 时间:2025年11月16日 来源:Ecotoxicology and Environmental Safety 6.1

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  本研究利用C. elegans模型评估了Tremella多糖(TPC)对双酚A(BPA)毒性的保护作用。结果显示,TPC显著改善BPA诱导的运动障碍和化学趋性能力,保护多巴胺神经元免受损伤,通过调控IIS/PI3K/AKT和MAPK/AMPK信号通路激活抗氧化基因(如daf-16和skn-1),并上调SOD、CAT及GST-4的表达,有效降低ROS水平。证实TPC可作为天然药物缓解BPA毒性。

  本研究探讨了从一种可食用菌类中提取的多糖——Tremella fuciformis多糖(TPC)在减轻双酚A(BPA)毒性方面的作用。BPA作为一种广泛使用的化学原料,常用于制造聚碳酸酯塑料和环氧树脂,广泛应用于食品容器、水瓶、牙科密封剂以及各类消费品中。由于其在日常生活中的普遍存在,BPA对人体健康的潜在威胁不容忽视。目前,针对BPA毒性的有效治疗手段尚不明确,因此寻找一种天然药物来缓解其毒性成为亟需解决的问题。

研究中采用了一种模式生物——秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)作为实验对象,评估TPC对BPA诱导毒性的影响。秀丽隐杆线虫因其结构简单、生命周期短、易于操作等特性,常被用于生物医学研究,特别是在毒理学和药理学领域。该研究通过一系列实验,验证了TPC在改善BPA引起的神经功能损伤、抗氧化能力提升及信号通路调节等方面具有显著效果,为开发天然药物提供了一种新的思路。

BPA暴露可导致秀丽隐杆线虫出现明显的运动功能障碍,包括头部摆动频率下降和身体弯曲次数减少。这些变化反映了神经系统的受损情况。研究发现,TPC在不同浓度下能够有效恢复线虫的运动能力。当TPC浓度达到75?μg/mL时,线虫的头部摆动频率和身体弯曲次数均有所改善,表明TPC具有一定的神经保护作用。进一步实验显示,TPC在250?μg/mL浓度下,对线虫的运动能力恢复效果更显著,这一浓度被选为后续实验的基准。

除了运动能力的恢复,TPC还能够改善线虫的趋化性和学习能力。趋化性是指生物体对化学刺激的反应能力,而学习能力则反映了神经系统的功能状态。实验结果显示,BPA暴露显著降低了线虫的趋化能力,但TPC处理后,这一能力得到了恢复。同样,BPA对线虫的学习能力也产生了负面影响,TPC则部分恢复了这种学习能力。这表明TPC不仅能够修复运动功能,还可能对神经系统功能的维持和恢复起到积极作用。

在神经元保护方面,研究重点观察了BPA对多巴胺神经元的影响。多巴胺神经元是神经系统中重要的组成部分,其损伤可能导致多种神经退行性疾病。实验中使用了BZ555品系的线虫,该品系的神经元被标记为绿色荧光蛋白(GFP),便于观察其形态变化。结果表明,BPA暴露导致多巴胺神经元的结构受损,而TPC处理后,神经元的形态得到了明显恢复,荧光强度也有所增加,这进一步证明了TPC对神经元的保护作用。

在抗氧化能力方面,TPC表现出显著的改善效果。BPA暴露会引发线虫体内活性氧(ROS)水平的升高,从而导致氧化应激和细胞损伤。研究中通过检测ROS水平,发现TPC能够有效降低ROS的积累。此外,TPC还能够促进线虫体内抗氧化酶的表达,如谷胱甘肽S-转移酶(GST-4)、过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)。这些酶在清除自由基、减少氧化损伤方面发挥着重要作用。通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)实验,进一步验证了TPC能够显著提高与抗氧化反应相关的基因表达水平,如gst-4、sod-3、ctl-1、ctl-2、hsp-16.2和hsp-12.6。这些基因的表达增强有助于线虫更好地应对BPA引起的氧化应激。

在信号通路调节方面,TPC通过影响IIS/PI3K/AKT和MAPK/AMPK等关键通路,促进了线虫体内关键转录因子如daf-16和skn-1的表达。daf-16是线虫中重要的应激响应基因,与寿命调节、抗应激能力以及抗氧化功能密切相关。skn-1则是线虫中与人类Nrf-2同源的转录因子,参与调控抗氧化应激反应。研究发现,TPC能够抑制IIS/PI3K/AKT通路的活性,从而促进daf-16的表达。同时,TPC还能激活MAPK/AMPK通路,进一步增强线虫的应激防御机制。此外,TPC对mTOR通路的抑制作用也值得关注,因为mTOR通路的过度激活可能导致细胞应激反应的减弱。

研究结果表明,TPC通过多条信号通路的调控,有效提升了线虫的抗氧化能力,减轻了BPA引起的神经毒性。这不仅为TPC的药理学开发提供了理论依据,也为寻找天然药物缓解BPA毒性提供了新的方向。然而,尽管在秀丽隐杆线虫模型中取得了积极成果,TPC的治疗效果仍需在更复杂的生物模型中进一步验证,例如斑马鱼或小鼠,以确保其在更高生物系统中的适用性和有效性。

综上所述,TPC作为一种天然多糖,具有显著的抗氧化、抗炎和免疫调节作用,能够在一定程度上缓解BPA引起的毒性。该研究不仅揭示了TPC的潜在药理作用,还为功能性食品的开发提供了新的思路。未来的研究可以进一步探索TPC在人体中的应用前景,以及其在其他环境毒素引起的健康问题中的治疗潜力。
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