金丝桃苷通过调控线粒体功能保护SH-SY5Y细胞免受马拉硫磷诱导的神经毒性

本研究针对有机磷农药马拉硫磷(MAL)诱导的线粒体毒性，首次系统评估了黄酮类化合物金丝桃苷(HYP)对分化的SH-SY5Y神经细胞的保护作用。通过MTT/BrdU检测、线粒体功能分析(ATP/MMP/OCR)和生物信息学方法，发现HYP能显著逆转MAL导致的线粒体功能障碍(PARKIN/PINK1下调、MC I/III抑制)，为农药相关神经退行性疾病防治提供了新策略。

　　

在现代农业生产中，有机磷农药的广泛使用带来了不可忽视的神经毒性隐患。作为最早投入使用的有机磷杀虫剂之一，马拉硫磷(MAL)在肝脏代谢生成的马拉氧磷(MO)具有比母体化合物强100倍的乙酰胆碱酯酶(AChE)抑制能力。流行病学研究显示，长期接触此类农药与阿尔茨海默病、帕金森病等神经退行性疾病存在显著关联，其核心机制被认为与线粒体功能障碍引发的氧化损伤、细胞凋亡和神经炎症密切相关。然而，目前针对农药神经毒性的特异性防护手段仍属空白。

Northern Border大学等机构的研究团队将目光投向了天然植物成分金丝桃苷(Hyperoside, HYP)。这种存在于唇形科、杜鹃花科等植物的黄酮苷，既往研究已证实其具有抗炎、抗氧化和神经保护特性，但对农药诱导的线粒体毒性防护机制尚未阐明。研究人员创新性地采用分化的SH-SY5Y人神经母细胞瘤细胞模型，通过系统评估线粒体功能参数和分子通路变化，发现HYP能显著逆转MAL导致的ATP耗竭、膜电位(MMP)下降和氧消耗速率(OCR)降低，相关成果发表在《Naunyn-Schmiedeberg's Archives of Pharmacology》。

研究主要采用分化的SH-SY5Y神经元模型，通过MTT/BrdU法检测细胞活力，使用CellTiter-Glo?试剂盒测定ATP水平，JC-1染色评估线粒体膜电位，Clark氧电极测量OCR。采用ELISA检测线粒体自噬标志物PARKIN/PINK1，qPCR分析ND1/ND5等线粒体基因表达，并通过气相色谱分析膜脂肪酸组成。生物信息学分析借助CTD和STRING数据库完成。

研究结果

MAL和HYP对神经元细胞活力的影响

MTT实验显示MAL呈浓度依赖性细胞毒性(0.01-100 mM)，EC₅₀为2 mM。HYP(20/40 μM)使细胞活力提升至对照组的115.8±3.5%和130.1±3.1%，并能显著拮抗MAL的毒性效应。BrdU实验证实这种保护作用不涉及增殖调控。线粒体增强剂Co-Q10比抗氧化剂GSH-R表现出更强的保护效果，提示线粒体是MAL的主要靶点。

对细胞生物能学的影响

MAL(0.2/2 mM)使ATP水平降至对照组的71.2±3.4%和52.3±2.9%，HYP(40 μM)可恢复至127.5±3.2%。MMP检测显示HYP能逆转MAL诱导的膜电位下降，使OCR从MAL组的53.5±3.8%提升至89.3±4%。乳酸测定表明HYP可抑制MAL导致的糖酵解代偿性增强。

对线粒体复合物及酶活性的影响

HYP(40 μM)使复合物I(MC I)活性提升至对照的118.6±1.5倍，显著改善MAL导致的Km值升高和V_max下降。复合物III(MC III)活性检测显示相似趋势，HYP使受抑制的酶活性恢复至接近正常水平。PDH酶和α-KG水平测定证实HYP可保护三羧酸循环功能。

对线粒体基因表达和膜特性的影响

qPCR显示HYP能上调MAL抑制的ND1、ND5等线粒体基因表达。膜流动性检测发现HYP可逆转MAL导致的膜紊乱，使不饱和/饱和脂肪酸比值恢复正常。线粒体肿胀实验证实HYP能维持膜完整性，降低H⁺/K⁺渗透性。

生物信息学验证

STRING数据库分析揭示MAL主要影响ATP合成(MT-ATP8)、电子传递链(ND1/ND5)相关基因。CTD数据显示HYP对脑缺血、阿尔茨海默病等线粒体相关疾病具有保护潜力。

这项研究首次系统证实金丝桃苷通过多靶点作用拮抗马拉硫磷的线粒体毒性：①维持电子传递链功能(MC I/III)；②保护膜完整性和离子稳态；③增强线粒体自噬(PARKIN/PINK1)；④调控膜脂质组成。特别值得注意的是，HYP对ATP合成和OCR的改善作用，为解释其神经保护机制提供了能量代谢视角。研究成果不仅为农药神经毒性防治提供了天然候选药物，也为理解黄酮类化合物的线粒体保护机制开辟了新思路。未来研究可进一步探索HYP在血脑屏障穿透性和动物模型中的效果，推动其向临床应用的转化。