薄荷醇对牵牛花所致大鼠神经毒性的神经保护作用：基于氧化应激、神经炎症及炎性细胞死亡的机制研究

《Toxicon》：Neuroprotective Efficacy of Menthol Against Ipomoea carnea–Induced Neurotoxicity in Rats: A Mechanistic Study on Oxidative Stress, Neuroinflammation, and Pyroptosis

　　摘要• I. carnea（牵牛藤）的神经毒性激活了NLRP-3/Caspase-1/GSDMD炎性死亡（pyroptosis）级联反应。• 薄荷醇以剂量依赖方式抑制炎性死亡并防止脑中神经递质减少。• 薄荷醇可防止氧化应激指标（MDA/NO）升高以及内源性抗氧化酶降低。• 强相关性将氧化应激与炎症小体激活和单胺类神经递质流失联系起来。引言Ipomoea carnea（粉花朝颜草，牵牛藤）原产于南美洲，是一种多年生灌木，现已在许多热带和亚热带地区（包括埃及、巴西、苏丹、印度和莫桑比克）成为入侵物种（Cholich et al., 2020）。1932年作为观赏植物被引入埃及后，它迅速蔓延到尼罗河三角洲的路边、水渠和荒地中，对生态系统和农业构成严重威胁（Amer, 2021; Radwan et al., 2019）。该植物的毒性主要归因于吲哚里齐啶生物碱（indolizidine alkaloids）——斯维因新碱（swainsonine）和牵牛碱（calystegines），它们可抑制溶酶体α-甘露糖苷酶和高尔基体甘露糖苷酶II，导致未降解寡糖的积累和进行性神经退行性变（Hueza et al., 2003）。家畜长期摄入后会出现体重下降、震颤、共济失调和神经元空泡变性；人类意外暴露也可能引起神经和全身性影响（Adibah and Azzreena, 2019; Armién et al., 2007）。组织学上，中毒表现为神经元及其他细胞的胞质空泡化，尤以中枢神经系统最为显著（Gotardo et al., 2016; Cholich et al., 2023）。鉴于目前尚缺乏特效解毒剂，研究者越来越关注能够减轻神经毒性的天然物质。薄荷醇是薄荷油的主要生物活性单萜，因其具有抗氧化、抗炎和神经保护等多种药理学作用而受到关注（Kazemi et al., 2025）。近期研究表明，薄荷醇可改善认知功能缺陷、减少氧化应激，并通过上调Nrf2/ARE通路保护神经元（Zhao et al., 2019; Zhu et al., 2023）。薄荷醇还能调节5-羟色胺、GABA和多巴胺系统，发挥类抗抑郁作用（Wang et al., 2019）。然而，其针对所致神经毒性的具体保护机制尚未被探索。本研究首次探讨了薄荷醇对I. carnea所致神经毒性的神经保护效果，并创新性地聚焦于炎性死亡——一种具有高度炎症特征的细胞程序性死亡形式，此前并未被认为与神经毒性相关。在本模型中研究炎性死亡的依据在机制上是有据可循的：I. carnea的生物碱抑制溶酶体α-甘露糖苷酶，引起溶酶体肿胀和膜通透性增加。溶酶体破裂后，组织蛋白酶B释放入胞质，这是公认的NLRP3炎症小体组装和Caspase-1活化的上游触发因素。活化的Caspase-1切割Gasdermin D（GSDMD）产生其成孔N端片段，执行炎性死亡并释放成熟的IL-1β和IL-18。溶酶体功能障碍继发产生的线粒体ROS进一步放大这一级联反应。尽管此前尚未有报告将炎性死亡与神经毒性联系起来，但斯维因新碱诱导的全身性炎症最近已被证明涉及炎性死亡，且在其他神经退行性变背景下，溶酶体膜通透性增加可诱导NLRP3依赖的神经元炎性死亡。因此，本研究旨在评估薄荷醇对大鼠叶提取物诱导的神经毒性的神经保护效果，重点考察氧化应激、神经炎症和炎性死亡相关通路的激活情况。选择大鼠模型是基于其在大鼠和斯维因新碱毒理学研究中的既定使用（Stegelmeier et al., 1995; Abou El-khair et al., 2021），其适用于机制性分子和生化分析，以及既往证据表明大鼠在本研究所用剂量下会出现神经元空泡化和氧化损伤。尽管大鼠相比家畜物种对斯维因新碱的神经学效应相对耐受，但它们仍是一个切实可行且经科学验证的模型，可用于研究保守的致病机制和保护干预措施，以便随后在目标家畜物种中加以检验。文章片段植物材料与动物叶片于2025年5月采集自埃及Al-Gharbia省Tanta地区的水渠岸边。植物材料经风干、研磨后保存。其身份通过存放于孟苏拉大学标本馆的凭证标本（Mans. 0030903009）加以确认。24只雄性Sprague Dawley大鼠（150 ± 10 g）购自开罗Helwan农场。动物饲养于标准条件下（12:12 h光暗周期，湿度50–55%），饲喂基础饲料（Reeves et al., 1993），饮水自由。生长参数与脑重连续8周给予提取物（15 mg/kg）后，与对照组相比，动物的摄食量（FI）、体重增长百分比（BWG%）、饲料效率比（FER）和脑重百分比均显著降低（p < 0.05）（表2）。联合给予薄荷醇，尤其是10 mg/kg剂量，可呈剂量依赖性地显著阻止上述参数的下降。神经递质水平提取物导致血清（表）以及脑组织中的多巴胺（DA）和5-羟色胺（ST）水平显著降低。讨论脑组织因其代谢率高、脂质含量高，对氧化应激和毒性损伤尤为敏感（?erban et al., 2025）。的生物碱（尤其是斯维因新碱）通过诱导溶酶体功能障碍导致神经毒性，表现为神经元空泡化、神经退行性变及功能障碍（Hueza et al., 2003; Armien et al., 2007; Cholich et al., 2020）。本研究评估了薄荷醇对所致神经毒性的保护作用，结果显示……结论薄荷醇以剂量依赖方式保护大鼠免受提取物诱导的神经毒性损害，其机制包括防止生长参数恶化、维持多巴胺和5-羟色胺水平、抑制氧化应激和炎症升高、抑制炎性死亡相关基因转录本的上调，以及避免神经元组织学结构的破坏。这些发现与炎性死亡通路的转录抑制一致，尽管仍需在蛋白质水平对Caspase-1活化和GSDMD切割进行确认……临床试验编号不适用CRediT作者贡献声明Tarek Khamis：调查。Salha S. Algohary：方法学。Mohammed Yosri：撰写——审稿与编辑。Mai Hussein Abd-Elfatah：构思。Zeinab A. S. Hawash：数据整理。Amira M. El-Moslemany：正式分析。未被引用的参考文献?erban et al., 2025; Zhang et al., 2025.伦理声明本研究遵循ARRIVE（动物研究：活体实验报告）指南进行。本研究已获扎加济格大学批准。（批准号：ZU IACUC/2/F/353/2026）参与同意不适用，因本研究不涉及人类参与者。伦理批准与参与同意所有实验方案均按照国际公认的实验室动物养护与使用指南执行。研究方案经ZU-IACUC委员会审核批准，并遵守《英国（科学程序）动物法案》（1986年）及相关指南、欧盟《2010/63/EU动物实验指令》、美国国家研究委员会《实验室动物养护与使用指南》（NIH出版物第8023号，1978年修订版）……出版同意所有作者同意发表。数据与材料的可获取性本研究使用和/或分析的数据集，可在合理要求下向通讯作者索取。利益冲突声明作者声明不存在利益冲突。资助不适用利益冲突声明? 作者声明不存在任何可能影响本文所报告工作的已知的竞争性经济利益或个人关系。作者：Mai Hussein Abd-Elfatah｜Amira M. El-Moslemany｜Zeinab A.S. Hawash｜Salha S. Algohary｜Tarek Khamis｜Mohammed Yosri