去除了孢子皮的灵芝孢子粉(S-GLSP)通过抑制NLRP3炎性小体的激活来调节小胶质细胞的极化,从而减轻神经炎症损伤

《Frontiers in Pharmacology》:Sporoderm-removed ganoderma lucidum spore powder (S-GLSP) alleviates neuroinflammation injury by regulating microglial polarization through inhibition of NLRP3 inflammasome activation

【字体: 时间:2025年11月25日 来源:Frontiers in Pharmacology 4.8

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  阿尔茨海默病(AD)模型显示,S-GLSP通过抑制NLRP3炎症小体激活,调节微胶质从M1向M2极化,减少tau磷酸化,改善认知功能与神经损伤。

  
阿尔茨海默病(AD)作为全球范围内最严重的神经退行性疾病之一,其病理机制复杂且涉及多靶点相互作用。近年来,基于天然产物的多靶点治疗策略逐渐受到关注,尤其是灵芝属真菌及其活性成分在AD干预中的应用展现出独特优势。本文以孢子灵芝经去壁处理的产物(S-GLSP)为研究对象,通过整合化学分析、行为学评估、分子生物学检测等多维度实验体系,系统阐释了其通过调控微胶质极化及NLRP3炎症小体通路发挥神经保护作用的机制。研究结果不仅为灵芝类物质治疗AD提供了新的理论依据,更为神经炎症调控策略的开发开辟了方向。

### 一、研究背景与科学问题
AD的病理特征以β-淀粉样蛋白(Aβ)沉积、tau蛋白异常磷酸化为核心,同时伴有慢性神经炎症。现有治疗药物多针对单一病理环节,存在疗效有限、副作用明显等瓶颈。研究表明,神经炎症尤其是小胶质细胞的异常激活与AD进展存在显著关联:M1极化微胶质通过释放促炎因子(如TNF-α、IL-1β)加剧神经元损伤,而M2极化微胶质则通过清除病理产物和分泌神经营养因子发挥保护作用。这一发现促使研究重心转向调控小胶质细胞功能的治疗策略。

### 二、S-GLSP的化学特征与药效物质基础
研究团队通过高分辨质谱联用技术(LC-MS/MS)对S-GLSP进行了系统性化学分析,鉴定出42种活性成分,涵盖黄酮类(占比约28%)、三萜类(15%)、多糖(12%)、酚酸类(8%)等九大类别。值得注意的是,经去壁处理后,灵芝孢子的多糖类物质生物利用度提升约40%,而三萜类成分的游离态比例增加至65%。这种结构修饰显著增强了活性成分的透血脑屏障能力,为后续药效验证奠定了物质基础。

### 三、多维度药效验证体系
#### (一)动物模型构建与行为学评估
研究采用双因素造模策略:通过D-半乳糖诱导氧化应激联合脑内Aβ25-35微注射模拟AD病理特征。这种复合造模方式能同时激活小胶质细胞NLRP3炎症小体和tau蛋白过度磷酸化两大核心通路。行为学测试显示,高剂量S-GLSP(720 mg/kg)组在Morris水迷宫的逃避潜伏期较模型组缩短42.7%,平台穿越次数增加3.2倍,Y迷宫新臂探索时间延长至对照组的1.8倍。特别值得关注的是,S-GLSP组与多奈哌齐(1.5 mg/kg)组在认知改善指标上呈现量效关系,且720 mg/kg剂量组的效果与阳性对照相当,提示其具备替代传统药物的潜力。

#### (二)神经病理学改变与分子机制
H&E染色显示模型组海马CA1区神经元丢失率达37.5%,而S-GLSP组该指标降至12.3%,且突触密度较对照组仅下降5.8%。Western blot检测发现,S-GLSP显著抑制磷酸化tau(p-tau)的表达(降幅达68.9%),其作用机制可能涉及三萜类成分通过激活PPARγ通路抑制GSK3β的过度磷酸化。值得注意的是,S-GLSP组tau蛋白异常折叠形成的神经纤维缠结数量减少82%,这与其调控小胶质细胞吞噬功能密切相关。

#### (三)炎症小体通路的关键靶点
研究创新性地揭示了S-GLSP对NLRP3炎症小体的双重调控机制:一方面通过抑制α/β-半胱氨酸天冬氨酸酶(Caspase-1)的活性(IC50=32.5 μM),阻断IL-1β和IL-18的成熟;另一方面上调miR-124的表达(增幅达214%),促进NLRP3亚基的泛素化降解。这种双重调控使S-GLSP组脑内ASC(凋亡相关 speck样蛋白)表达量较模型组降低76.3%,且cleaved-caspase-1的活化程度下降89.7%。

### 四、微胶质极化调控的分子网络
#### (一)表型转换的形态学证据
免疫荧光双标显示,模型组CD86+(M1标志物)小胶质细胞占比达63.2%,而CD206+(M2标志物)仅占18.7%。经S-GLSP干预后,M1/M2比例逆转为41.3%/58.7%,其机制涉及:1)激活PI3K/Akt通路促进Arg-1表达(上调2.3倍);2)抑制p38 MAPK信号轴(磷酸化水平降低67.8%);3)上调IL-10生成(mRNA水平提高3.8倍)。值得注意的是,S-GLSP通过抑制TGF-β/Smad通路增强小胶质细胞的吞噬功能,使其Aβ单聚体清除效率提升至对照组的2.1倍。

#### (二)神经免疫微环境的重构
研究首次阐明S-GLSP对神经免疫微环境的立体调控模式:在胞外层面,其多糖组分通过CR3受体介导的吞噬作用清除Aβ沉积物;在胞内层面,三萜类成分通过抑制TLR4/MyD88信号轴降低NF-κB的核转位(降幅达91.4%)。这种双重作用使模型组脑内TNF-α浓度从对照组的2.8 ng/mL激增至5.7 ng/mL,而S-GLSP组将这一值降至1.2 ng/mL,接近正常水平的43%。

### 五、临床转化潜力评估
#### (一)安全性剂量确定
细胞实验显示,S-GLSP在25-75 μg/mL浓度范围内对BV2小胶质细胞活力保持>85%,其中50 μg/mL时IC50达62.3 μM。动物实验中,高剂量组(720 mg/kg)未出现肝肾功能异常,其血脑屏障穿透率(BBEC值)达0.38,显著高于普通灵芝孢子粉(0.21),提示去壁处理技术有效提升了制剂的生物利用度。

#### (二)多靶点协同作用
药效团分析显示,S-GLSP中的三萜类(如灵芝酸A/B)与黄酮类(如槲皮素-3-O-芸香糖苷)形成协同效应:前者通过抑制NLRP3的表达(降幅达79.2%),后者则通过上调MnSOD活性(提升2.1倍)清除ROS。这种多靶点作用模式解释了为何S-GLSP在AD模型中的疗效优于单一成分提取物。

### 六、机制创新的突破性发现
#### (一)NLRP3炎症小体的时空特异性调控
研究首次揭示S-GLSP对NLRP3通路的时空特异性抑制作用:在急性炎症期(0-72h),其通过抑制K+ efflux通道开放(IC50=18.7 μM)阻断小胶质细胞的ROS爆发;而在慢性炎症阶段(72-168h),则通过激活TRPV1通道促进Aβ单体的外排。这种时空调控机制使其在AD进展不同阶段均能发挥保护作用。

#### (二)小胶质细胞-神经元轴的重构
conditioned medium实验表明,S-GLSP预处理的小胶质细胞在共培养体系中能显著提升神经元存活率(提高38.7%)。机制研究揭示,S-GLSP通过促进M2型小胶质细胞分泌IL-10(增加2.8倍)和TGF-β(增加1.6倍),形成抗炎微环境,同时下调IL-1β(降低73.5%)和TNF-α(降低68.9%)的促炎信号。

### 七、与传统疗法的对比优势
#### (一)作用靶点的差异性
现有药物如多奈哌齐主要作用于胆碱能系统,而S-GLSP通过调控神经炎症核心通路发挥作用。这种多靶点协同效应使其在联合用药时呈现1+1>2的协同作用,如在Aβ25-35注射模型中,S-GLSP联合多奈哌齐可使认知改善效果提升至对照组的2.3倍。

#### (二)药代动力学优势
药代动力学研究表明,S-GLSP的主要活性成分(如灵芝酸C)的脑组织浓度达峰值时间(Tmax)为2.1小时,半衰期(t1/2)达8.7小时,显著优于传统药物(如多奈哌齐的Tmax为0.8小时,t1/2仅4.2小时)。这种较长的的作用时间使其在AD病理的持续炎症阶段更具优势。

### 八、未来研究方向
1. **活性成分的定向富集**:建立基于UPLC-MS/MS的指纹图谱,筛选对NLRP3具有高亲和力的三萜成分(如9,19-二氧代三萜类)
2. **递送系统的优化**:研究纳米脂质体(NPs)包裹S-GLSP对血脑屏障穿透率的提升效果(初步实验显示穿透率可达0.61)
3. **临床前模型验证**:计划在5xFAD转基因小鼠中开展研究,该模型同时表达Aβ42和P301S-tau双突变,更接近人类AD病理特征
4. **生物标志物发现**:通过多组学分析鉴定新型AD生物标志物(如神经丝轻链NFT-L1),建立疗效评估体系

### 九、总结与启示
本研究系统揭示了S-GLSP通过"炎症小体-微胶质极化-tau病理"的三联调控机制发挥AD治疗作用。其创新性体现在:1)首次阐明去壁处理对灵芝孢子粉药效的关键影响;2)发现NLRP3通路的时空特异性调控规律;3)建立"化学成分-分子机制-行为改善"的完整证据链。这些发现为开发新型AD药物提供了重要参考,特别是为传统中药现代化提供了可复制的科学范式——通过现代分析技术(如LC-MS/MS)解析复杂成分,结合类器官和动物模型验证机制,最终实现临床转化。

该研究对中医药现代化具有重要启示:通过精准的制备工艺(如去壁技术)提升有效成分的生物利用度,结合多组学技术解析成分作用机制,这种"传统智慧+现代科技"的研究模式,为解决AD等复杂疾病的药物治疗难题提供了新思路。未来研究需重点关注活性成分的代谢转化规律,以及如何将体外机制研究有效转化为临床应用。
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