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为探究 2 - 丁氧基四氢呋喃(2-BTHF)抗帕金森病(PD)机制,研究人员以 6-OHDA 诱导的秀丽隐杆线虫(C. elegans)为模型,发现 2-BTHF 可恢复多巴胺能神经元、改善相关行为,激活 DAF-16 和 SKN-1 通路。该研究为 PD 治疗提供新方向。
帕金森病(Parkinson’s disease, PD)是一种常见的神经退行性疾病,主要表现为多巴胺能神经元退化、α- 突触核蛋白(α-synuclein)聚集等,严重影响患者生活质量。目前,临床治疗手段如左旋多巴(L-DOPA)虽能缓解症状,但长期使用可能导致运动并发症,且 PD 的病理机制尚未完全阐明,亟需寻找新的治疗策略。天然化合物因其多靶点、低毒性等特点,成为 PD 治疗药物开发的重要方向。海参(Holothuria scabra)在传统医学中具有多种健康益处,其提取物中的 2 - 丁氧基四氢呋喃(2-butoxytetrahydrofuran, 2-BTHF)已被证实可缓解阿尔茨海默病(AD)和 PD 相关的蛋白聚集毒性,但具体神经保护机制尚不明确。在此背景下,来自国外研究机构的研究人员开展了相关研究,旨在揭示 2-BTHF 在 PD 模型中的神经修复作用及潜在机制,研究成果发表在《Biomedicine》。
研究人员主要采用以下关键技术方法:以秀丽隐杆线虫(C. elegans)为模型,利用 6 - 羟基多巴胺(6-OHDA)诱导多巴胺能神经元损伤;通过荧光显微镜和共聚焦显微镜观察神经元形态、线粒体荧光及转录因子定位;运用转录组测序分析基因表达变化;借助分子对接技术研究 2-BTHF 与转录因子的相互作用;采用实时定量 PCR(RT-qPCR)、谷胱甘肽(GSH)水平测定等方法检测相关基因和蛋白表达。
2-BTHF 修复 6-OHDA 诱导的多巴胺能神经元损伤
通过 GFP 标记的 BY250 线虫模型观察发现,6-OHDA 处理显著减少多巴胺能神经元数量及荧光强度,而 2-BTHF(100 和 200 μM)可显著恢复神经元形态和结构,降低神经元退化评分,表明其对多巴胺能神经元具有保护作用。
2-BTHF 改善多巴胺相关行为
乙醇回避实验和基础减慢反应实验显示,6-OHDA 处理导致线虫的乙醇回避指数(EAI)和基础减慢反应(BSR)显著降低,而 2-BTHF 处理可显著恢复这些行为,提示其能改善多巴胺能神经元功能。
2-BTHF 减少活性氧(ROS)生成并维持线粒体功能
DCFH-DA 染色检测 ROS 水平表明,6-OHDA 诱导显著的氧化应激,而 2-BTHF 可降低 ROS 水平。线粒体共定位分析显示,2-BTHF(200 μM)可增强线粒体与多巴胺能神经元的共定位,维持线粒体荧光信号,表明其对线粒体功能具有保护作用。
2-BTHF 抑制热休克蛋白激活
通过 GFP 标记的热休克蛋白(HSP-6 和 HSP-16.2)报告菌株检测发现,6-OHDA 处理显著上调 HSP-6 和 HSP-16.2 的表达,而 2-BTHF 可抑制其激活,提示其能减轻线粒体和细胞质内的蛋白质错误折叠应激。
转录组分析揭示 2-BTHF 调控的关键通路
转录组测序分析显示,2-BTHF 处理显著调控免疫、神经、谷胱甘肽代谢、异生物素代谢等通路,涉及应激抗性、解毒、能量代谢等多个生物学过程,表明其通过多通路发挥神经保护作用。
2-BTHF 通过激活 DAF-16 和 SKN-1 转录因子发挥作用
荧光显微镜观察发现,2-BTHF 可促进 DAF-16 和 SKN-1 转录因子的核转位,激活其下游靶基因如 SOD-3、CTL-2、GCS-1 和 GST-4 的表达。分子对接显示,2-BTHF 与 SKN-1 的 DNA 结合域存在氢键和疏水相互作用,进一步验证了其相互作用机制。
2-BTHF 升高谷胱甘肽水平并抑制细胞凋亡
GSH 水平测定和 RT-qPCR 结果显示,2-BTHF 可显著升高总 GSH 水平,降低细胞凋亡相关基因 ced-3 的表达,表明其通过增强抗氧化能力和抑制凋亡途径发挥神经保护作用。
本研究表明,2-BTHF 通过激活 DAF-16 和 SKN-1 信号通路,增强应激抗性和解毒功能,减少氧化应激和线粒体损伤,从而缓解 6-OHDA 诱导的多巴胺能神经元退化。这些结果为 PD 的治疗提供了一种潜在的天然化合物,并揭示了其多靶点作用机制。然而,研究仍存在一定局限性,如秀丽隐杆线虫模型缺乏哺乳动物的复杂生理结构,2-BTHF 在哺乳动物中的疗效和安全性仍需进一步验证。未来需开展更多基于哺乳动物模型的研究,以推动该化合物向临床应用转化。