叶酸通过p53/mTOR信号通路抑制神经细胞自噬依赖性凋亡的机制研究

本研究针对叶酸(FA)在神经细胞自噬与凋亡中的调控机制展开探索。研究人员通过建立FA不同摄入量的大鼠模型（FA缺乏组<0.1 mg/kg至补充组8.0 mg/kg）和HT-22神经元体外实验，采用TUNEL、免疫荧光(IF)、流式细胞术和Western blot(WB)等技术，首次揭示FA通过下调p53/上调mTOR信号通路抑制LC3/Beclin-1介导的自噬依赖性凋亡。该发现为神经退行性疾病的营养干预提供了新靶点。

　　

在探索大脑健康的奥秘中，神经细胞的生死平衡始终是科学家关注的焦点。叶酸(FA)作为B族维生素的重要成员，虽已知其参与DNA合成和甲基化过程，但对神经细胞程序性死亡（包括自噬和凋亡）的调控机制仍存在争议。尤其令人困惑的是，既往研究显示FA既能抑制神经细胞凋亡，又可能通过自噬途径促进细胞死亡，这种看似矛盾的现象背后究竟隐藏着怎样的分子密码？更关键的是，随着全球老龄化加剧，阿尔茨海默病等神经退行性疾病的发病率持续攀升，而膳食营养干预作为最易实施的预防策略，其科学基础亟待夯实。

为解开这些谜团，天津医科大学的研究团队开展了一项历时11个月的系统性研究。他们创新性地将动物实验与细胞模型相结合，通过建立FA梯度干预模型（从严重缺乏的<0.1 mg/kg到高剂量补充的8.0 mg/kg），首次阐明FA通过p53/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信号通路调控自噬依赖性凋亡的双向调节机制。这项发表于《The Journal of Nutritional Biochemistry》的研究，不仅为理解营养素与神经细胞命运的分子对话提供了新视角，更开辟了通过膳食FA调控预防神经退行性疾病的新思路。

研究采用多维度技术路线：通过TdT介导的dUTP缺口末端标记(TUNEL)检测大鼠脑组织凋亡水平；借助免疫荧光(IF)定位自噬标志物微管相关蛋白轻链3(LC3)/Beclin-1的表达；采用单丹磺酰尸胺(MDC)染色定量HT-22神经元自噬小体；结合流式细胞术分析细胞凋亡率；最后通过Western blot(WB)系统检测p53/mTOR通路关键蛋白表达。

【动物和膳食处理】
建立FA梯度干预的SD大鼠模型（FA-D组至FA-H组），发现FA补充组（FA-N/FA-L/FA-H）海马DG、CA1区和大脑皮层神经细胞凋亡率显著低于FA-D组（P<0.05），且FA-H组皮层细胞凋亡抑制最显著。

【FA补充降低大鼠脑组织神经细胞凋亡】
TUNEL结果显示FA缺乏显著增加神经细胞凋亡，而补充FA剂量依赖性抑制该过程。IF检测发现FA补充组LC3-II/I比值和Beclin-1表达下调，伴随p62积累，提示自噬流受抑。

【体外实验验证】
HT-22神经元实验显示，20 μmol/L FA处理8天可最大程度降低凋亡率（P<0.05）。MDC染色证实FA剂量依赖性减少自噬小体形成。WB揭示FA通过下调p53/上调mTOR抑制自噬：40 μmol/L FA使p53表达降低63%，mTOR升高2.1倍。

【讨论与结论】
该研究突破性地证实：FA通过"p53↓→mTOR↑→LC3-II/Beclin-1↓"信号轴抑制神经细胞过度自噬，进而阻断自噬依赖性凋亡。这一发现解开了FA在自噬-凋亡调控中的"双向悖论"，为解释FA缺乏导致神经退行性病变的机制提供了实验依据。特别值得注意的是，研究首次明确20 μmol/L FA和4.0-8.0 mg/kg膳食补充为最佳干预剂量，这对临床营养指导具有重要价值。从转化医学角度看，该研究不仅为神经退行性疾病的营养预防提供了分子靶点（如p53/mTOR通路），更提示监测脑脊液LC3-II/I比值可能成为评估FA神经保护效应的生物标志物。

这项由Qinghan Ren和Jing Zhao作为共同第一作者完成的研究，通过巧妙的实验设计将营养学与神经科学深度融合。研究结果对制定精准的FA膳食参考摄入量、开发神经保护性功能食品具有重要指导意义，也为探索其他B族维生素的神经保护机制提供了方法论借鉴。随着后续研究的深入，这种基于营养素-信号通路-细胞命运的调控模式，或将成为对抗神经退行性疾病的新武器。