咖啡因通过调控NAD+代谢和氧化应激延缓Wobbler小鼠运动神经元退变的机制研究

本研究针对肌萎缩侧索硬化症(ALS)中氧化应激导致的神经元损伤问题，通过Wobbler小鼠模型探究咖啡因的神经保护作用。研究发现咖啡因(60 mg/kg/天)可短暂改善运动功能，显著降低脊髓ROS水平并恢复NAD+浓度，同时减少p41阶段运动神经元丢失。该研究为ALS的抗氧化治疗提供了新思路，表明咖啡因可能通过非NMNAT2依赖的多靶点机制延缓疾病进展。

　　

肌萎缩侧索硬化症(ALS)是一种致命的神经退行性疾病，全球发病率在1.6-11.8/10万之间。目前仅有利鲁唑和依达拉奉两种药物获批，但疗效有限。氧化应激被认为是ALS的核心病理机制，患者和动物模型中均观察到活性氧(ROS)水平升高导致的DNA、蛋白质和细胞器损伤。Wobbler小鼠作为经典ALS模型，因Vps54基因突变导致高尔基体相关逆行蛋白(GARP)复合体功能障碍，表现出进行性运动神经元退化特征。

咖啡因作为常见生物活性物质，既往研究显示其具有抗氧化、抗炎和神经保护作用，能激活NRF2通路增强超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)等内源性抗氧化系统。特别值得注意的是，咖啡因可上调烟酰胺单核苷酸腺苷转移酶2(NMNAT2)表达——这是维持NAD⁺稳态的关键酶，而NAD⁺耗竭已被证实与多种神经退行性疾病相关。然而，咖啡因在ALS中的具体作用机制尚存争议，既有研究显示其在SOD1-G93A转基因模型中加速病情，也有证据表明其能改善Wobbler运动神经元的体外存活。

为明确咖啡因在ALS中的治疗潜力，Aimo Samuel Christian Epplen团队在《Cell Communication and Signaling》发表研究，系统评估了咖啡因对Wobbler小鼠运动功能、氧化应激和神经元存活的影响。研究采用0.36 mg/ml咖啡因饮水给药（相当于60 mg/kg/天）从症状起始期(p20)干预至稳定期(p41)，通过倒置网格测试和负重测试评估运动功能，结合超氧化物微孔板检测、Western blot、NAD/NADH-Glo检测等技术分析生化指标，并采用半薄切片进行运动神经元形态计量学分析。

咖啡因短暂改善运动功能

倒置网格测试显示，咖啡因处理组(WR Caf)在p23-p26期间抓握时间较未处理组(WR)延长约20秒，但此优势在p32后消失。负重测试中两组均无差异，提示咖啡因可能通过躯干肌群代偿机制产生短暂功能改善。

恢复NAD⁺稳态而不影响NMNAT2

Western blot证实咖啡素未改变NMNAT2蛋白表达，但NAD⁺-Glo检测显示WR Caf组p41期NAD⁺水平恢复至野生型水平。研究者推测这可能通过减少PARP1等NAD⁺消耗酶的激活实现。

显著降低氧化应激

超氧化物检测显示WR Caf组p41期ROS水平显著低于未处理组，与NAD⁺恢复同步，提示咖啡因通过非NMNAT2途径增强抗氧化防御。补充数据还显示WR Caf组成熟IL-1β和IL-18水平未升高，暗示炎症小体激活可能被抑制。

减少运动神经元丢失

形态学分析发现WR Caf组p41期颈髓腹角运动神经元数量较未处理组显著增加，但胞体面积无改变，表明咖啡因选择性地延缓了神经元死亡而非改变病理性的胞体肿胀/萎缩过程。

这项研究首次在Wobbler模型中系统证实：咖啡素通过多机制协同发挥神经保护作用——既直接降低ROS，又间接维持NAD⁺稳态，还可能抑制神经炎症。特别值得注意的是，这种保护作用独立于NMNAT2表达，为ALS治疗提供了新靶点思路。尽管功能改善具有时效性，但生化指标的持续改善和神经元数量的保留，支持咖啡因作为ALS辅助治疗的潜在价值。未来研究需明确最佳给药窗，并探索与现有药物的协同效应，以推动其临床转化应用。