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自闭症(ASD)的神经炎症和氧化应激机制尚未完全明确。本研究针对丙酸(PPA)诱导的自闭症模型大鼠,探讨水杨酸次铋(BSS)的作用,发现其可降低 MDA、TNF-α、IL-17 等水平,改善行为异常,为 ASD 治疗提供新方向。
自闭症(Autism Spectrum Disorder, ASD)是一种严重的神经发育障碍,患者以社交沟通障碍、重复刻板行为为核心特征。尽管其发病率逐年上升,但发病机制至今未完全阐明。越来越多的研究表明,神经炎症和氧化应激在 ASD 的病理进程中扮演关键角色 —— 过度激活的小胶质细胞和巨噬细胞会释放大量促炎细胞因子(如 TNF-α1、IL-62),同时伴随活性氧(ROS)的爆发式生成,引发神经元损伤和突触可塑性异常。然而,目前针对这两大机制的临床干预手段有限,开发安全有效的神经保护药物成为亟待解决的科学问题。
来自土耳其多所研究机构(包括 Ege 大学医学院、Istinye 大学等)的科研团队,在《Naunyn-Schmiedeberg's Archives of Pharmacology》发表了一项重要研究。他们以丙酸(Propionic Acid, PPA)诱导的自闭症模型大鼠为对象,系统评估了水杨酸次铋(Bismuth Subsalicylate, BSS)对神经炎症、氧化应激及行为异常的改善作用,为 ASD 的治疗提供了新的药物靶点和理论依据。
研究方法
研究采用 30 只雄性 Wistar 大鼠,随机分为正常对照组、PPA + 生理盐水组(PPAS)和 PPA+BSS 治疗组(PPAB)。通过腹腔注射 250 mg/kg/day PPA 连续 5 天构建自闭症样模型,随后以 60 mg/kg/day BSS 灌胃干预 15 天。研究运用三大行为学测试(三腔社交实验、旷场实验、被动回避学习实验)评估社交、探索和记忆能力;通过 ELISA 检测脑组织中 MDA(丙二醛,氧化应激标志物)、TNF-α、IL-17、PGE2(前列腺素 E2)等炎症因子水平;利用免疫组织化学染色(GFAP 标记星形胶质细胞活化)和 Cresyl violet 染色(神经元计数)分析海马 CA1/CA3 区及小脑的组织病理变化。
研究结果
行为学改善
三腔社交实验显示,PPAS 组大鼠与陌生大鼠互动时间仅为正常组的 42.7%(30.1±1.9% vs 70.5±3.8%),而 PPAB 组恢复至 68.9±5.2%,接近正常水平(p<0.001)。旷场实验中,PPAS 组穿越格子数显著减少(3.7±1.6 vs 16.9±4.05, p<0.001),提示探索行为抑制,经 BSS 治疗后提升至 8.4±1.1(p<0.05)。被动回避实验表明,PPAS 组逃避黑暗隔室的潜伏期仅为正常组的 22.1%(57.9±18.2 s vs 261.7±23.8 s, p<0.001),而 PPAB 组延长至 228.5±14.7 s(p<0.001),显示学习记忆功能显著恢复。
抗炎与抗氧化效应
生化分析显示,PPAS 组脑组织 MDA 水平较正常组升高近 2 倍(158.2±7.3 nmol/g vs 53.3±1.8 nmol/g, p<0.001),而 BSS 治疗使其降至 67.1±4.3 nmol/g(p<0.001)。炎症因子方面,PPAS 组 TNF-α、IL-17、PGE2分别升高 8.2 倍、2.8 倍和 1.8 倍(p<0.001),BSS 干预后均显著回落(p<0.05-p<0.001)。此外,PPAS 组神经营养因子 BDNF(脑源性神经营养因子)水平下降 42.1%(39.1±6.5 pg/mg vs 67.5±5.09 pg/mg, p<0.05),PPAB 组部分恢复至 50.3±3.9 pg/mg(p<0.05)。
神经保护作用
免疫组织化学结果显示,PPAS 组海马 CA1 区 GFAP 阳性星形胶质细胞数量较正常组增加 50.3%(50.8±1.9 vs 33.8±3.5, p<0.05),小脑 Purkinje 细胞数量减少 46.1%(13.8±1.3 vs 25.6±0.9, p<0.05);经 BSS 治疗后,GFAP 阳性细胞数显著减少(CA1 区 42.02±2.2, 小脑 23.1±1.6, p<0.05),Purkinje 细胞存活数提升至 19.8±0.7(p<0.05)。海马 CA1/CA3 区神经元计数显示,PPAB 组较 PPAS 组分别增加 17.3% 和 36.4%(p<0.05-p<0.001),提示神经元损伤得到显著缓解。
结论与讨论
本研究证实,BSS 通过抑制 NF-κB 炎症通路、清除 ROS 及上调 BDNF 表达,显著减轻 PPA 诱导的神经炎症和氧化应激,进而改善自闭症样行为。其机制可能与调控小胶质细胞活化、保护海马 - 小脑神经元网络有关。值得注意的是,BSS 作为 FDA 批准的胃肠道药物,兼具血脑屏障穿透能力和多靶点抗炎抗氧化特性,为 ASD 的临床转化提供了独特优势。尽管长期用药的安全性(如铋离子蓄积风险)仍需进一步验证,但本研究为开发低成本、易获取的 ASD 辅助治疗药物开辟了新方向。未来研究可结合单细胞测序技术,深入解析 BSS 对神经 - 免疫互作网络的调控机制,并探索其与现有疗法的联合应用潜力。