硒通过调控Sirt1/Keap1/Nrf2/HO-1通路改善自闭症模型大鼠行为并减轻氧化应激

本研究针对自闭症谱系障碍（ASD）中氧化应激和炎症反应异常的核心问题，系统探讨了微量元素硒（Se）在VPA诱导的ASD大鼠模型中的保护作用及分子机制。研究发现，补充亚硒酸钠可显著改善ASD大鼠的社交行为缺陷、焦虑样行为及学习记忆能力，并减轻海马神经元损伤。其作用机制与上调Sirt1、Nrf2、HO-1表达，抑制Keap1，进而激活Sirt1/Keap1/Nrf2/HO-1信号通路，降低ROS、MDA、IL-1β、IL-6、TNF-α等氧化应激和炎症指标密切相关。该研究为ASD的硒干预策略提供了坚实的实验依据和潜在治疗靶点。

　　

自闭症谱系障碍（Autism Spectrum Disorder, ASD）是一类病因复杂的神经发育性疾病，近年来全球发病率呈显著上升趋势，其核心症状包括社交障碍、重复刻板行为及语言沟通困难，给患者家庭和社会带来沉重负担。尽管临床上已有若干药物用于缓解部分伴随症状（如褪黑素改善睡眠），但仍缺乏能够从根本上改善ASD核心行为且具有明确机制的有效干预手段。越来越多的证据表明，氧化应激与炎症反应在ASD的发生发展中扮演关键角色——患者及动物模型中外周与中枢神经系统中常见活性氧（ROS）积累、抗氧化酶活性下降以及炎性细胞因子如白细胞介素（IL）-1β、IL-6和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）水平升高。然而，调控这一病理过程的关键信号通路及有效干预策略仍有待深入挖掘。

在这一背景下，微量元素硒（Selenium, Se）进入了研究者的视野。硒是人体必需的微量元素，作为多种硒蛋白（Selenoproteins）的关键组成，在维持机体氧化还原平衡、抑制炎症、保护神经等方面发挥重要作用。流行病学报告显示，ASD患儿血液、毛发中的硒水平普遍低于健康儿童，提示硒缺乏可能与ASD发病相关。尽管硒在帕金森病等神经疾病中已展现保护潜力，其在ASD中的作用机制，尤其是是否通过调控关键抗氧化信号通路起作用，尚不明确。

为此，本研究团队在《International Immunopharmacology》上发表了一项研究，旨在探讨硒补充是否能够改善ASD大鼠模型的行为缺陷，并深入揭示其是否通过Sirt1/Keap1/Nrf2/HO-1这一关键信号通路调控氧化应激和炎症反应。

本研究主要采用以下关键技术方法：通过孕期腹腔注射丙戊酸（Valproic Acid, VPA）构建ASD大鼠模型；将动物分为对照组、ASD模型组、硒处理组及硒与通路抑制剂联用组；通过开场实验、高架十字迷宫、Y迷宫和三室社交测试等行为学实验评估大鼠焦虑样行为、学习记忆及社会互动能力；使用酶联免疫吸附测定（ELISA）和生化试剂盒检测海马与血清中的氧化应激指标（如ROS、MDA、SOD、CAT、GSH、GSSG）和炎症因子（IL-1β、IL-6、TNF-α）；通过蛋白质免疫印迹（Western Blot）、实时定量聚合酶链反应（RT-qPCR）和免疫组织化学（IHC）分析海马区内Sirt1、Keap1、Nrf2、HO-1的蛋白与基因表达水平；采用尼氏染色（Nissl Staining）观察海马CA1区神经元形态与数量变化。

研究结果显示：

3.1. SeS ameliorated spontaneous behaviors and anxiety in ASD rats

通过开场实验发现，ASD大鼠自发活动减少、修饰行为和排便次数增加，且在中央区域停留时间比例显著降低，表明白闭症模型存在明显焦虑样行为。硒处理后可有效改善这些行为异常。

3.2. SeS mitigated exploratory behaviors and anxiety

在高架零迷宫中，ASD大鼠在开放区域停留时间显著少于对照组，而硒处理组大鼠开放区域停留时间明显多于ASD组，表明确硒干预可缓解ASD相关的焦虑行为。

3.3. SeS enhanced learning and memory capabilities of ASD rats

Y迷宫测试显示，ASD大鼠在新异臂中停留时间显著少于对照组，空间记忆能力明显受损。硒补充后，大鼠在新异臂中的探索时间增加，记忆能力得到改善。

3.4. SeS improved social behaviors

三室社交行为实验表明，ASD大鼠在社会互动和社会偏好指数上均显著低于对照组，表现出明显的社交障碍。硒处理显著提高其社会探索时间及社会偏好，改善社交行为缺陷。

3.5. SeS increased SEPP1 level and reduced damage caused by oxidative stress in the hippocampus of ASD rats

硒补充显著提高海马内硒蛋白P1（SEPP1）水平，降低ROS、MDA、GSSG含量，提高CAT、SOD、T-GSH、GSH等抗氧化酶活性，有效缓解海马组织氧化应激状态。

3.6. SeS could alleviate oxidative stress in the serum

在血清中同样观察到硒处理显著降低ROS、MDA、GSSG，并提升抗氧化酶活性，表明硒的系统性抗氧化效应。

3.7. SeS decreased the levels of inflammatory cytokines in the hippocampus and serum

ASD大鼠海马和血清中的IL-1β、IL-6、TNF-α水平显著升高，硒干预后这些炎症因子水平明显下降，说明硒具备抗炎作用。

3.8. SeS improved morphological changes in the hippocampus

尼氏染色显示，ASD大鼠海马CA1区神经元排列松散、数量减少，出现核固缩及溶解现象。硒处理显著增加神经元密度，改善神经元形态结构。

3.9. SeS attenuated oxidative stress via modulating the Sirt1/Keap1/Nrf2/HO-1 signaling pathway

分子机制研究表明，ASD大鼠海马中Sirt1、Nrf2、HO-1蛋白表达下降，Keap1表达上升。硒干预可逆转这一趋势，表明该通路参与硒的抗氧化作用。

3.10. SeS enhanced, while inhibitors suppressed, protein expression via modulation of the Sirt1/Keap1/Nrf2/HO-1 signaling pathway

使用Sirt1特异性抑制剂EX527和Keap1/Nrf2抑制剂ML385进一步验证了该通路的作用。抑制剂处理削弱了硒对Sirt1、Nrf2、HO-1的上调作用及对Keap1的抑制作用，证实硒通过该通路发挥保护效应。

3.11. mRNA expression was modulated by SeS and suppressed by inhibitors via modulating the Sirt1/Keap1/Nrf2/HO-1 signaling pathway

RT-qPCR结果与蛋白水平一致，硒补充上调Sirt1、Nrf2、Ho1 mRNA表达，下调Keap1 mRNA，抑制剂可阻断这一效应。

3.12. Tissue distribution of factors is promoted by SeS and inhibited by inhibitors via modulating the Sirt1/Keap1/Nrf2/HO-1 pathway

免疫组化显示，硒处理增加海马区内Sirt1、Nrf2、HO-1的阳性信号分布，降低Keap1信号，抑制剂处理则逆转这一现象。

3.13. Correlation analysis of molecular biology with behavioral results

相关分析表明，氧化应激、信号通路和神经元功能等分子领域的评分与行为指标呈正相关，而炎症评分呈负相关，提示分子变化与行为改善密切相关。

在讨论部分，作者强调本研究首次系统证实硒补充可通过Sirt1/Keap1/Nrf2/HO-1信号通路减轻ASD大鼠的氧化应激和神经炎症，从而改善其行为表型。该通路中，Sirt1作为上游调控因子，激活后可促进Nrf2核转位，解除Keap1对其的抑制作用，进而上调HO-1等抗氧化基因表达，增强细胞抗氧化能力。此外，硒还可能通过保护线粒体功能、维持细胞内亚细胞结构完整性等多重机制发挥神经保护作用。

本研究也存在一定局限性：虽使用抑制剂提示通路参与，但仍需基因过表达或敲低等进一步验证；VPA模型不能完全代表所有ASD亚型；未深入探讨硒与铁死亡等其他细胞死亡方式的交叉对话。

总之，该研究不仅为ASD的发病机制提供了新见解，更重要的是，揭示了硒作为一种潜在营养干预策略，通过激活内源性抗氧化通路，改善ASD核心症状的可行性，为未来临床转化研究奠定了重要基础。