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谷氨酸(MSG)引发的神经毒性与多种脑部疾病相关,开罗大学等机构的研究人员对 Achillea santolina L. 提取物(AS)及其组分展开研究。结果显示,它们有抗氧化、抗炎和神经保护作用。这为开发治疗神经疾病的药物提供了新方向。
在神经科学的探索之旅中,谷氨酸(MSG)这个 “双面侠” 备受关注。它本是自然存在的氨基酸,在食品工业中作为风味增强剂被广泛使用,全球日消费量约 3 - 4g 。然而,它却有着不为人知的 “阴暗面”。当谷氨酸在细胞外大量积累时,会过度刺激受体,导致神经元受损,引发兴奋性毒性,与多种神经退行性疾病紧密相连。同时,过度激活的谷氨酸通路还会增加海马体中 β - 淀粉样蛋白的积累,降低 γ - 氨基丁酸(GABA)水平。而且,慢性神经退行性变、脑损伤、癫痫持续状态、创伤性损伤和脑缺血等疾病,都伴随着中枢神经系统(CNS)中谷氨酸浓度的升高。面对这些棘手的问题,开发能够有效对抗谷氨酸神经毒性的药物迫在眉睫。
在此背景下,来自开罗大学等多个机构的研究人员勇挑重担,踏上了探索之旅。他们将目光聚焦于 Achillea santolina L. 这种植物,对其甲醇提取物(AS)及其二氯甲烷组分(MF)、丁醇组分(BF)展开了全面深入的研究。研究成果发表在《Scientific Reports》上,为神经科学领域带来了新的曙光。
研究人员运用了多种关键技术方法。在植物化学分析方面,采用高效液相色谱(HPLC)对 AS 中的酚类物质进行定性和定量分析,并成功从 MF 和 BF 中分离出主要化合物。在动物实验中,选用年轻雄性 Wistar 大鼠构建 MSG 诱导的神经毒性模型,随机分为多个实验组进行研究。同时,运用分子对接技术探究分离化合物与关键酶活性位点的潜在结合模式,利用分子动力学模拟预测化合物与酶活性位点的相互作用和稳定性。
在研究结果部分,植物化学评估方面:通过测定总酚(TPC)和总黄酮(TFC)含量,发现 BF 的 TPC 和 TFC 最高。HPLC 分析鉴定并定量了 AS 中的 22 种酚类化合物,其中主要酚类物质有木犀草素、山奈酚 - 3 - O - 葡萄糖苷、异牡荆素和山奈酚等。体外抗氧化活性研究表明,BF 具有最高的抗氧化潜力,这与其高 TPC 和 TFC 相关。体外抗炎活性研究显示,分离出的化合物(C1 - C4)对 COX - 2 和 5 - LOX 具有显著的抑制活性,其中异牡荆素(C3)的抑制效果最为突出。
氧化和炎症生物标志物评估方面:MSG 诱导的神经毒性导致大鼠脑内丙二醛(MDA)、肿瘤坏死因子 α(TNF - α)和乳酸脱氢酶(LDH)水平显著升高,谷胱甘肽(GSH)活性降低。而 AS、MF 和 BF 处理组则改善了这些指标,其中 BF(200, 400)组效果最为显著。
组织病理学和免疫组化研究表明:MSG 组大鼠大脑皮层和海马体出现神经元变性和胶质增生,TNF - α 表达增加。而各处理组的病变和 TNF - α 表达均有所改善,BF 400 组的改善最为明显。
基因表达分析显示:MSG 组中促炎基因 COX - 2 和 IL - 1β 显著上调,抗炎基因 IL - 10 也上调。AS、MF 和 BF 处理组则显著改善了这种情况,其中 BF 在调节炎症基因方面表现最为突出。
分子对接和动力学模拟发现:异牡荆素对 HO - 1、5 - LOX、Keap1 和 COX - 2 具有最高亲和力,且与蛋白质结合后形成的复合物系统构象更稳定,残基波动更小。
在硅药代动力学预测显示:所有化合物均符合 Lipinski 规则,具有良好的药代动力学性质,可作为未来药物研发的先导分子。
研究结论和讨论部分指出,本研究首次证实了 A. santolina 提取物、组分及其分离化合物具有抗氧化、抗炎和神经保护作用,这与其化学组成密切相关。这些发现为开发多靶点神经保护药物提供了重要依据,凸显了 A. santolina 在传统医学治疗神经系统疾病中的重要价值,为神经科学研究和药物开发开辟了新的道路,有望为神经退行性疾病患者带来新的希望,推动相关领域的进一步发展。