酿酒单宁通过肠道代谢产物尿石素A缓解鱼藤酮诱导的线粒体功能障碍和氧化应激的神经保护机制研究

本研究针对环境毒素鱼藤酮(ROT)诱导线粒体功能障碍导致神经毒性的问题，开展了酿酒单宁(OTs)干预作用的机制探索。通过动物实验发现OTs处理可恢复线粒体膜电位(MMP)，提升复合物I(MCI)和乙醛脱氢酶2(ALDH2)活性，降低蛋白质羰基(PC)含量，并首次在脑组织检测到其肠道代谢产物尿石素A(UA)。该研究为膳食多酚防治神经退行性疾病提供了新的实验依据，发表于《Biochemistry and Biophysics Reports》。

　　

在现代社会，环境毒素暴露导致的神经退行性疾病风险日益受到关注。鱼藤酮（rotenone, ROT）作为一种广泛使用的杀虫剂，能够穿透血脑屏障，通过抑制线粒体复合物I（mitochondrial complex I, MCI）活性，诱导线粒体功能障碍、活性氧（ROS）过量产生和氧化应激，从而引发神经毒性。这与帕金森病等神经退行性疾病的病理机制密切相关。随着人口老龄化加剧，寻找有效的预防和干预策略已成为脑健康研究的重要方向。膳食多酚，特别是植物来源的单宁类化合物，因其抗氧化和抗炎特性受到广泛关注。酿酒单宁（oenological tannins, OTs）主要来源于橡木桶陈酿的葡萄酒，包含多种鞣花单宁（ellagitannins, ETs）成分。然而，OTs本身在胃肠道难以直接吸收，需要经过肠道微生物代谢生成生物活性更高的尿石素类化合物（如尿石素A, urolithin A, UA）才能发挥系统效应。UA已被证明具有抗炎、抗氧化和线粒体保护作用，但其在脑组织中的分布及对神经毒性的干预机制尚不明确。

为探究OTs是否通过其代谢产物UA缓解ROT诱导的线粒体损伤和氧化应激，研究团队开展了一项动物实验。本研究使用雄性Albino Wistar大鼠，通过皮下注射ROT（1.3 mg/kg/天）建立神经毒性模型，同时灌胃给予OTs（100 mg/kg/天）进行干预。实验分为对照组、OTs单独处理组、ROT模型组和OTs+ROT联合处理组。处理结束后，取中脑组织进行线粒体功能、氧化应激指标和UA含量的检测。主要技术方法包括：通过激光共聚焦显微镜检测线粒体膜电位（mitochondrial membrane potential, MMP）；使用商业试剂盒测定MCI、ALDH2活性和蛋白质羰基（PC）含量；采用UPLC-ESI-QTOF-MS技术检测脑组织中的UA；通过HPLC-MS分析多巴胺（DA）水平。

研究结果显示，OTs处理显著改善了ROT诱导的线粒体功能障碍。在MMP检测中，ROT使线粒体膜电位下降41%，而OTs干预使其恢复17%，且单独OTs处理使MMP升高52%（图1）。MCI活性测定表明，ROT抑制了MCI功能，但OTs处理使其活性提升近三倍（图2）。这些结果说明OTs能有效拮抗ROT对线粒体电子传递链的抑制作用。

在氧化应激方面，OTs表现出明显的保护作用。ALDH2活性检测显示，ROT处理使这一关键抗氧化酶活性下降，而OTs干预使其恢复至正常水平（图3A）。蛋白质氧化损伤指标PC含量在ROT组显著升高，OTs处理后虽未达到统计显著性，但呈现下降趋势（图3B）。此外，研究还发现OTs处理组大鼠在嗅觉辨别学习测试中表现改善（补充图S2），提示其可能具有功能性神经保护作用。

值得注意的是，研究首次在OTs处理的大鼠脑组织中检测到UA，浓度在OTs单独组和OTs+ROT联合组分别为0.69±0.20 ng/g和2.74±3.0 ng/g湿重组织（图S3）。这一发现证实了OTs的肠道代谢产物能够透过血脑屏障，为解释OTs的神经保护机制提供了重要线索。

多巴胺水平检测结果显示，ROT处理显著降低了中脑DA含量，OTs干预虽未完全逆转这一变化，但显示了正常的趋势（图4）。这表明OTs可能主要通过改善线粒体功能和减少氧化应激来发挥保护作用，而非直接影响多巴胺能神经元。

讨论部分指出，线粒体是脑能量代谢的核心细胞器，其功能障碍与多种神经退行性疾病相关。ROT通过抑制MCI活性，破坏电子传递链，导致ATP合成减少和ROS过量产生。OTs作为多酚类化合物，可能通过直接抗氧化作用或通过其代谢产物UA间接发挥保护效应。UA已被证明能够增强线粒体自噬（mitophagy），清除功能异常的线粒体，从而维持线粒体质量控制系统。本研究证实OTs处理能够恢复MMP、提升MCI和ALDH2活性，并降低蛋白质氧化损伤，同时检测到UA在脑组织中的分布，为"肠道-脑轴"代谢物介导的神经保护提供了实验证据。

然而，UA在OTs保护作用中的具体贡献仍需进一步研究。OTs+ROT组脑中UA浓度较高可能部分源于ROT引起的脑组织萎缩导致的相对浓度升高，这提示需要谨慎解读组织标准化后的代谢物水平。此外，OTs对多巴胺能系统的保护作用不够显著，说明其神经保护可能主要通过改善线粒体功能和氧化应激实现，而非特异性保护多巴胺能神经元。

该研究的结论强调，OTs administration attenuates mitochondria-related neurotoxicity induced by rotenone。通过恢复线粒体功能、增强抗氧化防御能力和减少蛋白质氧化损伤，OTs展现出显著的神经保护潜力。同时，脑组织中UA的检测提示其肠道代谢产物可能参与这一保护过程。这些发现不仅为膳食多酚的神经保护作用提供了新的机制解释，也为开发基于单宁类化合物的神经保护策略提供了理论依据。未来研究应进一步明确UA的功能贡献，并探索OTs及其代谢产物在临床中的应用前景。