不同分子形式的二十碳五烯酸在C57BL/6小鼠中通过抑制铁死亡改善1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶诱导的帕金森病的比较效果

《Food Bioscience》：Comparative Effects of Different Molecular Forms of Eicosapentaenoic Acid in Ameliorating 1-Methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine-Induced Parkinson's Disease via Inhibition of Ferroptosis in C57BL/6 Mice

　　

Juanjuan Wu|Chengcheng Wang|Yiwen Wang|Changhu Xue|Yuming Wang|Lu Zhang|Taher Abdelnaby|Mohammed El-Waseif|Tiantian Zhang

中国海洋大学食品科学与工程学院海洋食品加工与安全控制实验室，中国山东省青岛市沙山路1299号，邮编266404

摘要

帕金森病是全球增长最快的神经系统疾病之一，由于其复杂的病理生理机制，目前尚无有效治疗方法。近年来研究发现，补充鱼油可改善帕金森病症状。但现有研究多关注鱼油中二十二碳六烯酸（22:6n-3，DHA）的改善作用，而对二十碳五烯酸（C20:5n-3，EPA）的研究较少。本研究中，通过腹腔注射1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶（MPTP）在C57BL/6小鼠中建立帕金森病模型，进而通过给予不同形式的EPA，如EPA-甘油三酯、EPA-乙酯、EPA-游离脂肪酸、EPA-磷脂酰胆碱和EPA-磷脂酰乙醇胺，探究不同分子形式EPA对帕金森病的影响。结果表明，与其它分子形式相比，磷脂结合型的EPA在缓解帕金森病症状方面更具优势。从机制上来看，多种形式的EPA均可通过抑制铁死亡来减轻帕金森病症状，其中EPA-磷脂酰乙醇胺通过调节谷胱甘肽代谢途径发挥最显著的作用，EPA-磷脂酰胆碱则主要通过p53/GPX4途径起效，而EPA-磷脂酰乙醇胺、EPA-甘油三酯、EPA-乙酯和EPA-游离脂肪酸均可抑制芬顿反应，此外EPA-乙酯、EPA-甘油三酯和EPA-游离脂肪酸还能抑制膜脂过氧化。本研究为神经退行性疾病的预防与治疗提供了参考，也为EPA功能食品的研发奠定了理论基础。

引言

随着全球人口老龄化，与年龄相关的神经系统疾病发病率逐年上升。帕金森病作为全球发展最快的神经系统疾病之一，现已成为仅次于阿尔茨海默病的第二大常见中枢神经系统退行性疾病。帕金森病的主要病理特征是黑质多巴胺能神经元的退化死亡以及神经元胞质中路易小体的形成，这些变化会导致黑质纹状体通路功能受损，进而引发运动障碍，并伴随全身性的脑铁积累现象。

近期研究表明，膳食中的海洋产品，尤其是生物活性脂质，可能有助于缓解神经退行性疾病。其中鱼油已被证明对由1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶引起的帕金森病具有显著疗效。鱼油富含n-3长链多不饱和脂肪酸，主要包括二十二碳六烯酸和二十碳五烯酸，这类脂肪酸通常以甘油三酯、乙酯、磷脂和游离脂肪酸的形式存在。有趣的是，大脑中含量最多的n-3长链多不饱和脂肪酸其实是DHA而非EPA，因此以往的研究多聚焦于DHA在神经系统疾病中的作用。我们之前的研究显示，在接受MPTP处理的小鼠中，EPA-磷脂比EPA-乙酯对帕金森病有更明显的改善效果，同时DHA-磷脂酰丝氨酸的改善效果也优于DHA-磷脂酰胆碱，这说明脂质结构是其发挥作用的关键因素。不过，不同分子形式的EPA在改善帕金森病方面的结构关联与作用机制仍需进一步研究。

铁死亡是一种特殊的调控性细胞死亡方式，已成为帕金森病研究中的重要机制焦点。铁依赖性的脂质过氧化以及抗氧化防御能力的下降是铁死亡的典型特征，其具备独特的生化与遗传学标志，可与其它调控性细胞死亡途径区分开来。此外，铁死亡还涉及多种生物学过程，包括铁/脂质代谢紊乱、线粒体功能障碍以及氧化应激。我们之前的研究已经证实EPA能够减轻脑部的氧化应激，但目前还不清楚EPA是否通过抑制铁死亡来缓解帕金森病的病理进展。

本研究旨在系统评估并比较五种不同分子形式的EPA在帕金森病中的神经保护作用，同时阐明其潜在作用机制。由于MPTP诱导的C57BL/6小鼠模型是帕金森病研究中最常用且最为成熟的模型之一，因此被选为本研究的模型。这种神经毒性物质MPTP能够穿过血脑屏障并转化为MPP+，后者会抑制线粒体复合体I的功能，进而引发氧化应激，最终导致多巴胺能神经元死亡。该模型能够很好地模拟人类帕金森病的关键特征，包括多巴胺能神经元的选择性丢失以及可检测的运动功能障碍，这与我们的研究目标十分契合。因此，我们选用雄性C57BL/6小鼠，通过腹腔注射MPTP建立帕金森病模型，随后通过口服给药的方式给予不同的EPA分子形式，包括EPA-乙酯、EPA-甘油三酯、EPA-游离脂肪酸、EPA-磷脂酰胆碱和EPA-磷脂酰乙醇胺。通过行为实验、多巴胺能神经元检测等方法，系统比较了不同形式EPA在缓解帕金森病方面的效果，最后通过qRT-PCR和西方印迹分析进一步探讨其作用机制。本研究将为相关功能食品的开发提供理论依据。

章节节选

材料与试剂

EPA-甘油三酯、EPA-乙酯、EPA-游离脂肪酸、EPA-磷脂酰胆碱和EPA-磷脂酰乙醇胺均由中国海洋大学食品科学与工程学院食品科学与人健康实验室提供，经检测其纯度均高于90%。MPTP购自中国武汉的E-ternity Technology Co., Ltd.。谷胱甘肽过氧化物酶、总超氧化物歧化酶和丙二醛的检测试剂盒则来自中国南京的南京建诚生物工程研究所。

不同分子形式EPA对MPTP诱导的运动障碍的影响

转棒实验结果（图1A）显示，与正常对照组相比，MPTP诱导的小鼠旋转潜伏时间缩短了74.0%（p < 0.05）。所有形式的EPA都能延长小鼠的旋转潜伏时间，其中EPA-磷脂酰乙醇胺的改善效果最为显著，使潜伏时间延长了1.5倍，其次是EPA-磷脂酰胆碱，延长了1.2倍。EPA-甘油三酯、EPA-游离脂肪酸和EPA-乙酯的延长效果则不显著，分别仅为43.0%、24.0%和10.6%（p > 0.05）。因此，EPA-磷脂酰乙醇胺和EPA-磷脂酰胆碱在改善运动功能方面效果最佳。

讨论

大量研究已证明，帕金森病的发病与饮食摄入密切相关。流行病学证据表明，高脂肪饮食会加重神经损伤，加速包括帕金森病在内的与年龄相关的神经疾病的发展。不过，摄入不饱和脂肪酸却能缓解帕金森病症状。特别是海洋生物活性脂质EPA和DHA，在预防和缓解帕金森病方面具有显著效果。

结论

本研究比较了不同分子形式的EPA在改善MPTP诱导的帕金森病方面的效果，并分析了其作用机制。研究发现，不同形式的EPA可通过调节谷胱甘肽代谢途径、影响与膜脂过氧化相关的酶的表达以及抑制芬顿反应，从而减轻铁死亡，进而缓解帕金森病症状。总体而言，磷脂结合型的EPA在改善帕金森病症状方面优于其他分子形式的EPA。

作者贡献说明

Changhu Xue：指导工作。Yiwen Wang：指导工作。Chengcheng Wang：实验开展。Juanjuan Wu：撰写初稿、设计实验方法、参与实验工作。Mohammed El-Waseif：数据整理。Taher Abdelnaby：软件应用、数据整理。Lu Zhang：实验开展。Yuming Wang：结果可视化、指导工作、筹集研究资金。Tiantian Zhang：论文审阅与修改。

未引用参考文献

Dawid等人，2023；Li等人，2023；Li等人，2020；Li和Pu，2011；Patel和Witt，2017；Shirooie等人，2018；Yadav和Kumar，2022；Yang等人，2014。

利益冲突声明

作者声明不存在任何利益冲突。

致谢

本研究得到了中国国家重点研发计划（项目编号：2024YFD2401603）、国家自然科学基金（项目编号：22408357）、泰山学者计划（项目编号：tstp20240812）、海洋食品加工与安全控制国家重点实验室开放竞争项目（项目编号：20250101）以及山东省高校青年创新团队计划（项目编号：2023KJ040）的支持。