绿原酸通过靶向ESR1介导抗氧化通路拮抗霉酚酸酯神经毒性：从斑马鱼模型到环境修复策略

本研究针对免疫抑制剂霉酚酸酯(MMF)在水环境中伪残留及其神经毒性问题，通过整合网络毒理学与实验验证，首次发现植物多酚绿原酸(CGA)可通过直接结合雌激素受体1(ESR1)有效缓解MMF诱导的氧化应激和神经元凋亡。研究揭示了CGA-ESR1信号轴在神经保护中的新机制，为采用天然多酚生物修复药物污染提供了创新策略，对保障水生生态系统安全具有重要科学价值。

　　

随着医药产品的广泛使用，免疫抑制剂等药物活性成分在水环境中的持续检出已成为新兴环境问题。其中霉酚酸酯(MMF)作为器官移植和自身免疫疾病的一线用药，其环境残留和生态毒理效应备受关注。研究表明MMF在污水处理厂中难以完全去除，在水体中常以0.1–2.5 μg/L的浓度被检出，出现频率超过80%，形成"伪残留"现象。更令人担忧的是，近年临床研究和动物实验均发现MMF及其活性代谢产物霉酚酸(MPA)可能诱发神经系统损伤，包括氧化应激、线粒体功能障碍和神经元凋亡等病理过程。然而，针对MMF环境神经毒性的有效干预措施尚属空白，迫切需要开发绿色安全的生物修复策略。

在这项发表于《Environment International》的研究中，研究人员将目光投向天然植物多酚——绿原酸(CGA)。这种在咖啡、水果和药用植物中广泛存在的化合物，已知具有抗氧化、抗炎和神经保护等多种生物活性。研究团队通过整合网络药理学、分子对接和实验验证方法，深入探究了CGA拮抗MMF神经毒性的效应及分子机制。

研究采用的技术方法主要包括：1) 建立H₂O₂诱导的PC12细胞氧化损伤模型和MMF暴露的斑马鱼幼虫模型；2) 应用网络药理学和网络毒理学筛选CGA与MMF的潜在作用靶点；3) 通过分子对接和表面等离子共振(SPR)技术验证化合物与靶蛋白的相互作用；4) 使用基因沉默技术(RNAi)在细胞和斑马鱼模型中敲低ESR1基因表达；5) 采用qRT-PCR、Western Blot等技术分析基因和蛋白表达变化。

3.1. CGA对H₂O₂诱导的PC12细胞损伤的保护作用

研究人员首先建立H₂O₂诱导的PC12细胞氧化损伤模型，发现CGA处理能显著提高细胞存活率，抑制凋亡并减轻氧化应激。10 μM CGA使H₂O₂处理的细胞存活率从46.1%恢复至74.7%，同时降低ROS生成和MDA含量，提升SOD活性。

3.2. CGA拮抗MMF诱导的PC12细胞损伤和氧化应激

MMF处理呈现剂量依赖性细胞毒性，IC₅₀为1.39 μM。1 μM MMF使PC12细胞增殖率降至46.1%，ROS增加2.8倍，MDA升高4.6倍，SOD降低40%。10 μM CGA共处理可逆转这些效应，恢复细胞增殖至74.7%，正常化氧化应激指标。

3.3. CGA对MMF诱导的斑马鱼幼虫神经损伤的保护作用

在斑马鱼模型中，1.0 μM MMF暴露导致幼虫出现脑退化、脊柱弯曲等畸形，并引起中枢和外周神经系统损伤。AO染色显示MMF显著增加神经元凋亡，而100 μM CGA处理可减少凋亡细胞数量。转基因斑马鱼Tg(mnx1:mGFP)实验表明，MMF使运动神经元轴突长度缩短至对照组的56.6%，CGA处理可恢复至89.5%。

3.4. 网络药理学预测CGA抗神经损伤的潜在靶点和机制

通过网络药理学分析，研究人员筛选出78个CGA抗神经损伤的潜在靶点。GO和KEGG富集分析显示这些靶点显著富集于氧化应激、细胞凋亡等生物过程，以及癌症通路、AGE-RAGE信号通路、FoxO信号通路和雌激素信号通路等。

3.5. CGA对MMF处理的斑马鱼幼虫中靶基因表达的调节作用

qRT-PCR分析发现MMF处理显著改变多个神经相关基因表达：上调esr1、ctsd和mmp2，下调src、appa和egfra。CGA处理可部分逆转这些基因的表达异常，同时恢复mbpa和pax6a等神经发育相关基因的表达。

3.6. ESR1是CGA减轻MMF诱导神经损伤的关键靶点

通过网络毒理学分析，研究人员发现ESR1是MMF神经毒性和CGA保护作用的共同关键靶点。分子对接显示CGA与ESR1蛋白的GLN-414和ASP-473残基形成稳定结合，结合能为-7.47 kcal/mol。SPR实验进一步证实CGA与ESR1直接结合，平衡解离常数(K_D)为50.7 μM。

3.7. CGA通过抑制ESR1减轻MMF诱导的PC12细胞损伤

在PC12细胞中，MMF处理显著上调ESR1表达，而CGA和siESR1均能逆转这一效应。ESR1敲低模拟了CGA的保护作用，恢复MMF抑制的细胞增殖，表明ESR1在MMF神经毒性中的关键作用。

3.8. 敲低斑马鱼esr1可缓解MMF诱导的神经损伤

在斑马鱼模型中敲低esr1表达，可显著减轻MMF诱导的神经细胞凋亡和运动神经元轴突损伤，同时逆转MMF引起的src、mmp2、ctsd、appa和egfra等基因表达异常。

研究结论与讨论部分指出，该研究首次系统地揭示了MMF的环境神经毒性及其分子机制，并发现天然多酚CGA可通过靶向ESR1有效缓解MMF诱导的神经损伤。MMF在水环境中的伪残留特性及其活性代谢物MPA的持久性，增加了其对水生生态系统的潜在风险。研究表明，MMF暴露可引起氧化应激、神经元凋亡和神经发育相关基因表达紊乱，而这些效应在临床使用MMF的患者中也观察到类似表现，表明其神经毒性机制在物种间具有保守性。

CGA作为一种广泛存在于咖啡、水果和中药材中的天然化合物，不仅能够直接清除ROS、恢复抗氧化酶活性，还能通过调控ESR1表达及其信号通路发挥神经保护作用。研究发现CGA与ESR1的直接结合是其发挥保护作用的关键机制之一，这为理解植物多酚的分子作用机制提供了新视角。

从环境修复角度，该研究提出了利用天然多酚进行药物污染生物修复的创新策略。CGA来源广泛、环境友好，特别是可从咖啡加工副产品等废弃物中提取，符合循环经济理念。研究结果支持将CGA或其富集材料应用于构建人工湿地或生物过滤系统，以去除水环境中的MMF等药物污染物。

此外，该研究还建立了MMF神经毒性的综合评估体系，结合了计算生物学、分子生物学和模式生物实验等多学科方法，为评估其他药物污染物的生态毒理效应提供了可借鉴的研究范式。

总之，该研究不仅揭示了MMF的环境神经毒性机制，还发现了CGA通过ESR1介导的神经保护作用，为开发基于天然多酚的环境污染物生物修复技术提供了科学依据，对保障水生态系统健康和公共安全具有重要意义。