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为探究天然产物对蛋白纤维化相关疾病的抑制作用，研究人员以人胰岛素（HI）为模型蛋白，评估天芥菜（Heliotropium bacciferum）叶酚类提取物对 HI 聚集的影响。发现其酚类组分呈剂量依赖性抑制 HI 纤维化，且可减轻 HI 纤维诱导的神经毒性，为相关疾病治疗提供新方向。
在生命科学与医学领域，蛋白纤维化宛如潜伏的 “健康杀手”，超过 50 种疾病与之紧密相连，阿尔茨海默病、帕金森病等 neurodegenerative diseases（神经退行性疾病）以及 II 型糖尿病均位列其中。这些疾病的核心特征在于，原本可溶的功能性蛋白发生错误折叠，聚集成不溶性的淀粉样纤维（amyloid fibrils），并在体内异常沉积，引发细胞毒性，进而破坏组织器官功能。然而，目前针对蛋白纤维化相关疾病的治疗手段有限，开发安全有效的抑制剂成为科学界和医学界的迫切需求。在此背景下，天然产物因其丰富的生物活性成分和较低的毒副作用，成为潜在的药物研发宝库。
来自沙特国王大学（King Saud University）的研究团队，将目光聚焦于天芥菜（Heliotropium bacciferum）—— 一种富含多酚类化合物的多年生草本植物，其酚类成分（包括酚酸和黄酮类物质）已被证实具有抗氧化、抗增殖等多种生物活性。研究人员旨在探究该植物的酚类提取物是否能抑制人胰岛素（human insulin, HI）的纤维化过程，并揭示其潜在机制，为开发基于天然多酚的抗蛋白纤维化药物提供实验依据。这项研究成果发表在《Biophysical Chemistry》期刊，为该领域的研究注入了新的活力。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：通过浊度法、Rayleigh 光散射（RLS）、硫代黄素 - T（ThT）结合、刚果红（CR）结合等光学手段监测 HI 聚集动力学；利用 8 - 苯胺基 - 1 - 萘磺酸（ANS）探针和圆二色性（CD）光谱分析 HI 结构变化；借助透射电子显微镜（TEM）直观观察胰岛素纤维的形成与抑制情况；采用 MTT 法评估 SH-SY5Y 神经母细胞瘤细胞的毒性；运用 RT-PCR 技术检测细胞内凋亡相关基因（Casp3、Bax、Bcl-2）的表达水平。
胰岛素纤维化的动力学与结构特征
在生理条件（pH 7.4、37°C、600 rpm 搅拌）下，HI 的聚集动力学符合具有滞后时间（tlag）和表观速率常数（kapp）的 S 型曲线，其中tlag为 44.4 小时，kapp为 0.16 h-1。ANS 探针检测显示，纤维化起始前 HI 肽链的疏水区暴露于溶剂中，此时tlag缩短至 18.2 小时，kapp降低为 0.12 h-1。CD 光谱分析表明，形成的纤维包含 51.6% 的 β- 折叠结构和 43.0% 的无序结构，证实 HI 纤维化过程中发生了从 α- 螺旋向 β- 折叠的构象转变。
天芥菜酚类提取物对 HI 纤维化的抑制作用
体外实验显示，天芥菜提取物对 HI 纤维化具有剂量依赖性抑制效应。其中，游离酚类组分（free phenolic fraction, FPF）在 200 μg/mL 时几乎完全抑制纤维化，而结合酚类组分（bound phenolic fraction, BPF）使纤维化程度降低 52%。RLS 和 CD 分析进一步验证了这一结果，TEM 图像直观显示提取物处理后胰岛素纤维的形成受到显著抑制，表明其酚类组分可有效干预 HI 的聚集过程。
抗神经毒性与凋亡相关基因调控
MTT 实验表明，两种酚类组分均能剂量依赖性减轻 HI 纤维诱导的 SH-SY5Y 细胞毒性，提示其具有保护神经元的作用。RT-PCR 分析显示，低浓度（7.8 μg/mL）提取物与纤维化 HI 共处理时，SH-SY5Y 细胞中促凋亡基因 Casp3 和 Bax 的表达水平显著降低，而抗凋亡基因 Bcl-2 的表达增加，表明天芥菜酚类提取物可能通过调控凋亡通路发挥神经保护作用。
研究结论与意义
本研究首次在生理条件下成功诱导 HI 纤维化，并证实天芥菜酚类提取物通过抑制胰岛素聚集、减少 β- 折叠结构形成以及调控凋亡相关基因表达，显著减轻淀粉样蛋白诱导的细胞毒性。这一发现不仅揭示了天然多酚在抗蛋白纤维化中的关键作用，也为阿尔茨海默病、帕金森病和糖尿病等与淀粉样蛋白沉积相关疾病的预防和治疗提供了新的候选药物和作用靶点。此外，研究中建立的基于多种生物物理技术的综合分析方法，为深入研究蛋白纤维化机制及筛选天然抑制剂提供了可借鉴的技术平台。未来研究可进一步分离纯化提取物中的活性单体成分，明确其与胰岛素的相互作用机制，为开发靶向性抗纤维化药物奠定基础。
