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为解决萝卜硫素(SFN)提取困难、稳定性差及现有方法存在的问题,研究人员开展了西兰花芽内源性提取萝卜硫素的研究。结果显示,优化后的提取方法可获得高含量 SFN,其提取物有抗氧化、抗炎和抗阿尔茨海默病等活性,为相关治疗提供了新方向。
在健康与疾病研究领域,阿尔茨海默病(AD)一直是困扰科学界的难题。随着全球老龄化加剧,其发病率不断攀升,严重影响老年人的生活质量和家庭幸福。萝卜硫素(SFN)作为一种存在于十字花科蔬菜中的生物活性物质,被发现具有抗氧化、抗炎等多种特性,在对抗神经退行性疾病方面展现出潜在价值。然而,SFN 的提取面临诸多挑战,它稳定性差、水溶性低,现有的提取方法要么使用有毒溶剂,要么提取率低,难以满足实际应用需求。在这样的背景下,来自韩国多个研究机构(Ecoworld Pharm Co. Ltd.、B&Tech Co., Ltd.、Sunchon National University、Mokpo National University 等)的研究人员开展了一项意义重大的研究,旨在优化 SFN 的提取方法,并探究其在抗氧化和抗阿尔茨海默病方面的作用,相关研究成果发表在《Heliyon》杂志上。
研究人员主要运用了以下几种关键技术方法:首先是内源性提取技术,通过对西兰花芽进行收获、干燥、粉碎等处理,优化提取条件,以提高 SFN 的产量和质量;其次是高效液相色谱(HPLC)和质谱技术,用于对 SFN 进行含量分析和结构鉴定;此外,还采用了多种细胞实验和动物实验模型,如 RAW 264.7 巨噬细胞、SH-SY5Y 神经母细胞瘤细胞以及 Aβ1-42诱导的 AD 小鼠模型等,来评估提取物的生物活性。
研究结果如下:
- SFN 校准曲线和质谱确认:通过与标准品对比保留行为和 m/z 值,确定了 SFN 的存在。其保留时间为 15.262 min,在 25 - 200 μg/mL 范围内,峰面积与浓度呈现良好的线性关系,相关系数达 0.9997,检测限为 25 ppm。
- 内源性提取方案:由于专利申请原因,具体提取数据未完全公开。但可知在优化条件下,提取物中 SFN 含量最高可达 460.75 ± 10.27 ppm。温度对 SFN 含量影响显著,高温会使其含量降低,延长孵育时间也会导致 SFN 含量下降。
- BSEP 的水分含量和储存稳定性:BSEP 平均水分含量为 3.25 ± 0.52 %。4℃储存 30 天内,SFN 含量与对照组相比无显著差异;但 60 天和 90 天后,分别下降 29.23 % 和 56.68 %。25℃和 40℃下,SFN 降解更快,90 天后降解超 95 %。同时,温度升高还会使 BSEP 颜色和物理性质发生改变。
- BSE 的抗氧化能力(以 ORAC 值表示):BSE 具有显著抗氧化活性,ORAC 值在 5 - 8 mmoL TE/g 之间。在相同浓度下,BSEP 溶液的抗氧化活性约为纯 SFN 的 4 倍、Trolox 的 6.6 倍,这可能得益于提取物中其他异硫氰酸盐和萝卜硫苷的协同作用。
- BSEP 对巨噬细胞和神经元细胞活力的影响:BSEP 对 RAW 264.7 细胞和 SH-SY5Y 细胞活力的影响呈稀释依赖性。1 % BSEP 从 1:100 稀释起,对两种细胞的活力影响与对照组相当;而未稀释的 1 % BSEP 对 RAW 264.7 细胞活力影响较大,在 SH-SY5Y 细胞中,1:1 和 1:10 的低稀释度会使细胞活力降低 50 %。
- BSEP 的抗炎作用:在 LPS 刺激的 RAW 264.7 巨噬细胞中,BSEP 能显著下调 TNF-α、IL-6 和 COX-2 等促炎细胞因子的基因表达,展现出抗炎特性。但 1 % BSEP 在 1:10 稀释时,抗炎作用消失,促炎基因表达上调。
- BSEP 的神经保护作用:在 Aβ1-42注射诱导的 AD 小鼠模型中,BSEP 能减少海马区凋亡细胞数量,表明其具有神经保护作用,可对抗 Aβ 诱导的神经毒性。
- 行为学测试:
- 水迷宫实验:在 Aβ1-42诱导的记忆损伤小鼠中,BSEP 能显著缩短其在水迷宫中的逃避潜伏期,增强长期记忆能力。
- 被动回避实验:AD 对照组小鼠在被动回避实验中,从亮室进入暗室的时间明显缩短,而 BSEP 处理组小鼠的这一时间显著延长,表明 BSEP 可改善 AD 小鼠的记忆和学习能力。
- Rotarod 实验:Rotarod 实验结果显示,手术对小鼠运动技能和神经行为无明显影响,各实验组与 AD 对照组在该实验中的表现无显著差异。
- Y 迷宫实验:Aβ1-42诱导的记忆损伤小鼠在 Y 迷宫实验中,自发行为交替率显著低于正常组;而 BSEP 处理组小鼠的自发行为交替率有所提高,表明 BSEP 具有一定的记忆增强作用。
- 脑组织 ACh 和 AChE 活性:BSEP 对 ACh 浓度无显著影响,但能有效抑制 AChE 活性,这可能是其改善记忆和学习能力的机制之一。
- SFN 和 BSE 在大鼠体内的口服吸收:SFN 口服生物利用度为 63.4 ± 12.1 %,而 BSE 的口服生物利用度比 SFN 高 1.35 倍,达到 85.7 ± 18.8 %,表明 BSE 能更有效地促进 SFN 的吸收。
研究结论和讨论部分指出,该研究优化的内源性提取方法可有效提高西兰花芽提取物(BSE)中 SFN 的含量,且该方法成本低、环境友好。BSEP 在冷藏条件下具有良好的储存稳定性,其高抗氧化和抗炎能力以及对认知功能的改善作用,表明富含 SFN 的 BSE 有望作为补充剂或治疗剂,用于预防和治疗神经退行性疾病。虽然目前其分子机制尚未完全明确,但这一研究为基于 SFN 的治疗方法在商业层面的应用奠定了基础,具有重要的理论和实践意义,为未来阿尔茨海默病等神经退行性疾病的治疗提供了新的思路和方向。