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为解决多发性硬化(MS)治疗难题,伊朗伊斯兰阿扎德大学研究人员开展藏红花化合物及金纳米粒子相关研究。结果显示二者可抑制相关蛋白,提升抗氧化和抗菌性能。推荐阅读,助你了解 MS 治疗新方向。
在医学研究的广阔领域中,有一种疾病一直牵动着无数科研人员的心,那就是多发性硬化(Multiple Sclerosis,MS)。这是一种常见的非创伤性致残疾病,常常 “盯上” 年轻人,给他们的生活带来极大的困扰。MS 的发病机制十分复杂,遗传因素和多种环境因素都在其中 “作祟”,比如维生素 D 或紫外线 B 光(UVB)暴露不足、Epstein - Barr 病毒(EBV)感染、肥胖以及吸烟等。而且,它传统上被认为是一种器官特异性 T 细胞介导的自身免疫疾病,但 B 细胞靶向疗法的成功又对这一传统认知发起了挑战1。
目前针对 MS 的治疗,面临着诸多难题。一方面,现有的治疗手段并不能完全有效地抑制病情发展,患者依旧要承受疾病带来的痛苦;另一方面,药物递送也存在很大挑战,尤其是如何将药物精准地送到中枢神经系统,这就像是在人体这个复杂的 “迷宫” 里找到特定的房间并把东西送进去一样困难。
为了攻克这些难题,来自伊朗伊斯兰阿扎德大学科学研究分校化学系等单位的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在了《Heliyon》期刊上,论文题目是《Inhibitory effects of saffron compounds on multiple sclerosis: Molecular docking and dynamic, enhancing properties with gold nanoparticles and evaluating antioxidant, antibacterial, cytotoxicity》 。这项研究意义重大,它为多发性硬化的治疗开辟了新的思路,就像在黑暗中点亮了一盏明灯。
研究人员为了开展这项研究,运用了多种关键技术方法。他们利用傅里叶变换红外光谱(FT - IR)、X 射线粉末衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)来对合成的纳米粒子进行表征,这就好比是给纳米粒子 “拍照”,从不同角度看清它们的样子和结构;采用 2,2 - 二苯基 - 1 - 苦基肼(DPPH)方法评估抗氧化性能,以此来衡量物质清除自由基的能力;通过菌落形成单位(CFU)方法来评估抗菌活性,检测样品对革兰氏阳性菌(如金黄色葡萄球菌 S. aureus)和革兰氏阴性菌(如大肠杆菌 E. coli)的抑制效果;使用 MTT(3 - [4,5 - 二甲基噻唑 - 2 - 基] - 2,5 二苯基四氮唑溴化物) 测定法来研究细胞毒性,判断样品对细胞生长和增殖的影响;还运用分子对接计算方法和分子动力学模拟,研究藏红花天然化合物对 MS 的潜在抑制作用,探索化合物与蛋白质之间的相互作用234。
下面来看看具体的研究结果:
- 金纳米粒子的合成:研究人员采用藏红花提取物来合成金纳米粒子。他们发现,合成后的溶液会变成独特的紫色,就像被施了魔法一样,这表明成功合成了纳米粒子。通过 UV 光谱、FT - IR、XRD 和 TEM 等多种 “探测工具” 分析,证实了纳米粒子的成功合成,而且这些纳米粒子呈现出球形和多面体形状,粒径小于 5nm。另外,对纳米粒子稳定性的研究发现,新鲜溶液和存放一年的溶液在 zeta 电位、电泳迁移率和动态光散射(DLS)等方面存在差异,这反映出纳米粒子的稳定性会随着时间发生变化567。
- 抗氧化性能:研究人员把藏红花提取物、合成的纳米粒子溶液和抗坏血酸(作为标准)配制成不同浓度的溶液,然后与 DPPH 溶液混合。他们发现,随着溶液浓度的增加,DPPH 溶液的紫色会逐渐变浅,这意味着溶液中的抗氧化化合物正在中和 DPPH 自由基。通过计算,他们得出抗坏血酸、金纳米粒子和植物提取物的 RSC50% 浓度,结果显示藏红花水化合物与金纳米粒子结合后,抗氧化能力得到了提升89。
- 抗菌性能:利用 CFU 方法测试样品对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的抗菌效果。结果令人惊喜,使用植物提取物合成金纳米粒子后,抗菌性能显著提高。对革兰氏阴性菌(大肠杆菌)的抗菌活性从 52.37% 大幅提升到 89.67%,对革兰氏阳性菌(金黄色葡萄球菌)的抗菌活性也从 43.93% 增加到 83.26%,就像是给细菌穿上了 “紧身衣”,让它们难以作恶1011。
- MTT 测定:研究人员选用了 SH - SY5Y 和 C6 细胞进行 MTT 测定。结果发现,基于植物的纳米粒子合成能够显著降低这些化合物的细胞毒性。在 SH - SY5Y 细胞系中,纳米尺寸的藏红花提取物在高浓度下毒性降低,甚至在某些情况下还促进了细胞生长,这为开发低毒高效的药物提供了新的方向12。
- 分子对接研究:研究人员利用分子对接计算方法,研究了藏红花中各种化合物与 TNF、MMP9、EBNA1 和 LMP1 等蛋白质的结合能力。结果显示,不同化合物对不同蛋白质有着不同的结合能。比如,绿原酸、没食子酸等化合物在抑制 TNF 方面表现出色;槲皮素、绿原酸等对 MMP9 有较好的抑制作用。同时,研究人员还考虑了化合物的化学和生化性质,结合 Lipinski 规则,筛选出了最适合抑制不同蛋白质的化合物,为开发针对性的药物提供了重要参考1314。
- 分子动力学:通过分子动力学模拟,研究人员分析了蛋白质 - 配体复合物的结构和动态性质。他们发现,槲皮素对 MMP9 的抑制效果最好,它能够稳定活性位点,减少残基波动,并形成大量氢键;HTCC 对 TNF 的抑制作用最为显著,它能与 TNF 蛋白形成稳定的相互作用,限制活性位点的移动;EGCG 则在抑制 LMP1 和 EBNA1 方面表现突出,它能与活性位点残基形成强相互作用,减少活性位点的柔性,使蛋白质结构更加稳定15167。
综合以上研究,研究人员得出结论:藏红花中的化合物具有抗氧化性能,能够抑制自由基和氧化应激,从而预防疾病的发展。而且,使用藏红花提取物绿色合成金纳米粒子是一种可行的方法,这种纳米粒子不仅能提高藏红花化合物的抗氧化性能,还能增强其抗菌性能。在抑制与多发性硬化相关的蛋白质方面,不同的化合物各有优势。分子对接和动力学研究表明,槲皮素对 MMP9、HTCC 对 TNF、EGCG 对 LMP1 和 EBNA1 都有很好的抑制效果。
这项研究的意义非凡。它不仅为多发性硬化的治疗提供了潜在的药物靶点和治疗策略,还为纳米技术在医学领域的应用提供了新的思路。未来,或许可以基于这些研究成果开发出更有效的治疗多发性硬化的药物,让患者能够摆脱疾病的困扰,重新拥抱美好的生活。同时,研究中使用的绿色合成纳米粒子的方法也符合环保理念,为可持续发展的医学研究做出了贡献,就像在医学研究的道路上开辟了一条绿色的新通道。