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在神经精神和神经退行性疾病中，线粒体功能障碍至关重要，但印度人参（Withania somnifera）对神经系统多效性作用的机制不明。研究人员探究其对线粒体生物发生和能量代谢的影响，发现其提取物及成分可调节线粒体功能，通过 BDNF 和 SIRT1 信号通路发挥神经保护作用，为相关疾病治疗提供新方向。
在传统医学的漫长历史长河中，植物一直是人类探寻治疗疾病方法的宝库。印度人参（Withania somnifera），这种原产于印度次大陆的神奇植物，在阿育吠陀医学里有着举足轻重的地位。它被广泛用于治疗神经精神和神经退行性疾病，还能提升能量、增强抗压能力和改善整体健康状况 。然而，尽管它的应用历史悠久且疗效显著，但背后的作用机制却一直如同迷雾般，让科研人员难以捉摸。
现代医学研究发现，线粒体功能障碍在神经精神和神经退行性疾病的发生发展过程中起着关键作用 。这一发现为解开印度人参的神秘面纱提供了新的线索。来自塔塔基础研究所（Tata Institute of Fundamental Research）等机构的研究人员推测，印度人参或许是通过作用于线粒体，从而发挥其对神经系统的保护作用。为了验证这一假设，他们展开了一系列深入的研究，相关研究成果发表在《Molecular Neurobiology》杂志上。
研究人员采用了体内和体外实验相结合的方法。在体外实验中，他们从 E18.5 的大鼠胚胎获取皮质神经元进行培养；体内实验则选用 3 个月大的雄性 Sprague–Dawley 大鼠 。通过定量实时聚合酶链反应（qPCR）检测基因表达水平，利用 Western blot 分析蛋白质表达情况，借助线粒体 DNA 含量和细胞 ATP 水平检测评估线粒体功能，还运用了 Seahorse 分析来测定线粒体呼吸功能 。
Withania somnifera RE 和 WLS 组分调节皮质神经元线粒体 DNA 含量和 ATP 水平
研究人员用不同剂量的印度人参根提取物（RE）和富含醉茄内酯 - 醉茄皂苷的组分（WLS）处理大鼠皮质神经元 72 小时。结果发现，WLS 能显著增加线粒体 DNA（mtDNA）含量，呈剂量依赖性；RE 和 WLS 均能显著提高细胞 ATP 水平，同样呈剂量依赖性。这表明 WLS 可增加线粒体质量，RE 和 WLS 都能促进细胞 ATP 生成。
Withania somnifera RE 和 WLS 组分调节大鼠新皮质线粒体 DNA 含量、ATP 水平、线粒体标记蛋白表达和线粒体氧消耗率
在体内实验中，研究人员给 Sprague–Dawley 大鼠饮用含有 RE 或 WLS 的水，持续 15 天。结果显示，WLS 处理组大鼠新皮质的 mtDNA 水平显著上升；RE 和 WLS 处理组的细胞 ATP 水平均显著上调。此外，WLS 处理组大鼠新皮质的线粒体标记蛋白 VDAC 表达增加，RE 和 WLS 处理组的 ATP5A 表达增强。Seahorse 分析表明，RE 和 WLS 处理后，线粒体的状态 2 呼吸、状态 3 呼吸和 ATP 生成速率均显著提高，说明 RE 和 WLS 可增强线粒体能量代谢和氧化磷酸化效率。
Withania somnifera RE 和 WLS 组分改变皮质神经元线粒体生物发生和功能调节因子的表达
线粒体生物发生和氧化磷酸化需要多种调节因子的协同作用，如过氧化物酶体增殖物激活受体 γ 共激活因子 1 - α（PGC - 1α）、NAD+依赖的去乙酰化酶 SIRT1、核呼吸因子 1（NRF1）和线粒体转录因子 A（TFAM）等 。研究发现，用 RE 和 WLS 处理皮质神经元 4 小时后，Sirt1、Ppargc1a、Tfam 和 Nrfl 的 mRNA 表达显著增加，且呈剂量依赖性。同时，RE 和 WLS 还能上调脑源性神经营养因子（BDNF）的表达和释放。进一步研究发现，BDNF 信号通路参与了 RE 和 WLS 介导的 SIRT1 水平升高过程。
Withania somnifera RE 和 WLS 组分增强大鼠新皮质线粒体生物发生和功能调节因子的表达
在体内实验中，RE 和 WLS 处理 Sprague–Dawley 大鼠后，其新皮质中 Sirt1、Ppargc1a、Tfam、Nrfl 和 Bdnf 的 mRNA 表达均显著上调，mBDNF 蛋白水平和 SIRT1 蛋白水平也明显增加，同时还激活了 BDNF 下游的 TrkB - Akt 信号通路。这与体外实验结果相互印证，表明 RE 和 WLS 能增强新皮质中多种线粒体生物发生和功能调节因子的表达，以及 BDNF 水平和 TrkB - Akt 信号传导。
BDNF 和 SIRT1 有助于 Withania somnifera RE 和 WLS 组分对线粒体的影响
为了探究 BDNF 和 SIRT1 在 RE 和 WLS 对线粒体作用中的贡献，研究人员使用了 TrkB 受体拮抗剂（ANA - 12 和 cyclotraxin B）和 SIRT1 抑制剂（EX - 527） 。结果显示，这些拮抗剂和抑制剂能显著抑制 RE 和 WLS 对 mtDNA 含量、ATP 水平以及相关基因表达的促进作用。这表明 BDNF 通过 TrkB 受体信号通路，SIRT1 通过其信号传导，共同参与了 RE 和 WLS 对线粒体 DNA 含量和 ATP 生成的调节过程。
WLS 组分的线粒体效应由植物活性成分醉茄内酯 A 和醉茄皂苷 IV 介导
研究人员对 WLS 中的具体植物活性成分进行研究，用醉茄内酯 A（WLA）、醉茄皂苷 IV（WSIV）、醉茄内酯 B（WLB）、醉茄皂苷 V（WSV）、12 - 脱氧 - 醉茄素内酯（DWS）和醉茄素 A（WA）处理皮质神经元。结果发现，WLA 和 WSIV 能显著提高 mtDNA 含量和 ATP 水平，还能增加 BDNF 和 SIRT1 的水平，表明它们是 WLS 中发挥线粒体调节作用的关键成分。
WLS 组分、醉茄内酯 A 和醉茄皂苷 IV 通过 BDNF 和 SIRT1 对皮质酮诱导的应激发挥神经保护作用
在体外实验中，研究人员用皮质酮（Cort）处理大鼠皮质神经元 12 天，模拟慢性应激状态，并在最后 72 小时同时给予 WLS、WLA 或 WSIV。结果显示，WLS、WLA 和 WSIV 能显著改善 Cort 诱导的细胞活力下降。进一步研究发现，使用 TrkB 受体拮抗剂和 SIRT1 抑制剂后，这种神经保护作用被显著抑制。这表明 WLS、WLA 和 WSIV 通过 BDNF 和 SIRT1 信号通路，对皮质酮诱导的神经元损伤发挥神经保护作用。
综合以上研究结果，印度人参根提取物（RE）和富含醉茄内酯 - 醉茄皂苷的组分（WLS）能够显著调节大鼠皮质神经元和新皮质的线粒体生物发生和能量代谢，提高线粒体呼吸和氧化磷酸化效率。RE 和 WLS 通过增强 BDNF 表达和释放，激活 TrkB - Akt 信号通路，进而调节 SIRT1 - PGC - 1α 轴，促进线粒体生物发生和功能相关基因的表达 。其中，醉茄内酯 A（WLA）和醉茄皂苷 IV（WSIV）是 WLS 中发挥线粒体调节和神经保护作用的关键活性成分，它们通过 BDNF 和 SIRT1 信号通路，有效对抗皮质酮诱导的神经元损伤。
这项研究为印度人参在神经精神和神经退行性疾病治疗中的应用提供了重要的理论依据，揭示了其作用的关键靶点和信号通路，为进一步开发基于印度人参的新型治疗策略奠定了坚实基础 。同时，也为理解植物来源的天然产物在调节神经系统功能中的作用机制提供了新的视角，有望推动相关领域的药物研发和临床应用。
