靶向Keap1/Nrf2通路:银杏内酯B减轻糖尿病认知功能障碍中的氧化应激和神经炎症

《Experimental Neurology》:Targeting the Keap1/Nrf2 pathway: Ginkgolide B mitigates oxidative stress and neuroinflammation in diabetic cognitive dysfunction

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月28日 来源:Experimental Neurology 4.8

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  摘要糖尿病认知功能障碍(DCD)是2型糖尿病(T2DM)的严重并发症。银杏内酯B(GB)是银杏叶中主要的生物活性萜内酯,已被证明在缺血性卒中中具有神经保护作用,但其在DCD中的作用和潜在机制尚不明确。本研究旨在探讨GB对DCD的保护作用,并阐明其潜在机制,重点关注Keap1/Nr

  

摘要

糖尿病认知功能障碍(DCD)是2型糖尿病(T2DM)的严重并发症。银杏内酯B(GB)是银杏叶中主要的生物活性萜内酯,已被证明在缺血性卒中中具有神经保护作用,但其在DCD中的作用和潜在机制尚不明确。本研究旨在探讨GB对DCD的保护作用,并阐明其潜在机制,重点关注Keap1/Nrf2通路。在体内实验中,以db/db小鼠和高脂饮食/链脲佐菌素诱导的T2DM小鼠为对象,通过AAV介导的Nrf2敲低(sh-Nrf2)或过表达(OE-Nrf2),给予GB治疗。在体外研究中,使用暴露于高糖的HT22神经元和BV2小胶质细胞来评估GB的作用。结果显示,GB治疗显著改善了糖尿病小鼠的高血糖和脂质代谢紊乱。在行为学方面,GB逆转了认知功能缺陷。在机制层面,GB减轻了海马神经元丢失并恢复了突触可塑性,同时抑制了氧化应激和神经炎症。这些神经保护作用是通过抑制Keap1介导的,导致Nrf2活化并随后下调NLRP3炎症小体和NF-κB通路。值得注意的是,在sh-Nrf2小鼠中,GB的认知益处和神经保护作用完全被消除,而Nrf2过表达模拟了GB的作用,但未产生额外的叠加效应。关键的是,表面等离子共振和分子对接分析证实了GB与Keap1之间存在强直接结合亲和力。这些结果表明,GB通过靶向Keap1激活Nrf2信号通路,随后抑制氧化应激和神经炎症,从而缓解DCD。

引言

糖尿病认知功能障碍(DCD)作为2型糖尿病(T2DM)的严重并发症,不仅降低了患者的生活质量,还带来了沉重的社会经济负担。DCD的发病机制复杂,但越来越多的证据表明,慢性高血糖驱动了海马区神经炎症和氧化应激的恶性循环(Dhaliwal et al., 2022; Wang et al., 2026)。这些病理过程导致线粒体功能障碍、突触丢失和神经元凋亡,最终导致不可逆的认知功能下降(Wang et al., 2021a)。线粒体功能障碍是多种代谢性器官损伤中氧化还原失衡的保守上游驱动因素(Pang et al., 2024a, Pang et al., 2024b)。传统的降糖药物虽然能有效控制血糖,但往往无法逆转这些已建立的神经功能缺陷或阻止神经退行性变。因此,迫切需要开发专门针对氧化-炎症轴的新型治疗策略来保护DCD。
在调控细胞防御的各种分子机制中,Kelch样ECH相关蛋白1/核因子E2相关因子2(Keap1/Nrf2)通路是氧化还原稳态和抗炎反应的主要调节因子(Signorini et al., 2024; Yang et al., 2024)。在生理条件下,Nrf2通过与抑制剂Keap1的相互作用被保留在细胞质中。在暴露于氧化应激时,Nrf2从Keap1解离并转位至细胞核,在那里启动一系列细胞保护基因的转录,如血红素加氧酶-1(HO-1)(Shan et al., 2025)。Nrf2在维持神经元完整性方面的主要作用已在多种脑损伤模型中得到广泛验证(Meng et al., 2025)。例如,Nrf2的激活已被证明在脑缺血再灌注损伤中可减轻血脑屏障破坏、减少梗死体积并改善神经功能预后(Liu et al., 2023; Xiao et al., 2024)。同样,在阿尔茨海默病(AD)中,Nrf2激活可减轻淀粉样蛋白-β诱导的神经毒性、抑制小胶质细胞过度活化并维持突触可塑性(George et al., 2022; Sun et al., 2023)。由于氧化应激和神经炎症是包括DCD在内的这些神经退行性疾病的共同病理特征,Keap1/Nrf2通路代表了一个有前景的治疗靶点。因此,Nrf2的药理学激活可能提供一种策略性方法来打破氧化损伤和炎症的恶性循环,从而在糖尿病认知功能障碍中提供强大的神经保护作用。
银杏内酯B(GB)是主要的生物活性萜内酯,从银杏叶和根皮中分离得到。几个世纪以来,银杏的种子(称为“白果”)和叶子一直被经验性地用于治疗与认知功能下降、呼吸系统疾病和代谢紊乱(如“消渴”)相关的各种疾病(Chen et al., 2024; Zou et al., 2023)。现代药理学研究表明,GB具有抗炎、抗氧化、心脏保护和脑血管保护活性(Ding et al., 2025; Du et al., 2025)。临床研究表明,以GB为主要活性成分的代表性药物,如银杏内酯注射液和银杏二萜内酯葡甲胺注射液,可有效改善认知功能障碍并发挥脑血管保护作用(Fan et al., 2020; Hao et al., 2025; Li et al., 2024; Yan et al., 2023)。研究表明,GB可以改善卒中、AD和围手术期的认知功能障碍(Huang et al., 2021; Luo et al., 2022; Shao et al., 2021; Zou et al., 2025)。然而,其对糖尿病诱导的认知功能障碍的作用和潜在机制仍不清楚。在本研究中,我们采用了双重策略,利用遗传性db/db小鼠和高脂饮食/链脲佐菌素(HFD/STZ)诱导的糖尿病小鼠。关键的是,为确立Nrf2在GB治疗效果中的因果作用,我们通过尾静脉注射AAV9载体在这些糖尿病模型中介导海马Nrf2敲低和过表达。为补充这些体内发现,我们使用暴露于高糖的HT22和BV2细胞系进行体外实验,其中使用特定的Nrf2抑制剂确认了Nrf2的必要性。这些方法使我们能够明确阐明GB是否通过Keap1/Nrf2依赖性机制发挥其神经保护作用,为其作为糖尿病认知功能障碍治疗候选药物的潜力提供了有力证据。

章节片段

药物与试剂

银杏内酯B(GB,CAS号:15291–77-7)购自南京晶竹生物科技有限公司。本研究中使用的银杏内酯B纯度≥98%,经HPLC分析确认。链脲佐菌素(STZ,CAS号:18883–66-4)和二甲双胍(Met,317240)为Sigma-Aldrich公司产品。ML385(CAS号:846557–71-9)、MCC950(CAS号:210826–40-7)和BAY 11–7082(CAS号:19542–67-7)为MedChemExpress LLC(MCE)产品。针对Nrf2(A0674)、HO-1的抗体

GB对db/db小鼠脂质代谢的影响

在本研究中,db/db小鼠从11周龄开始接受GB和Met干预,持续8周。实验结束后,db/db小鼠表现出显著升高的血糖水平和体重。与未处理的db/db组相比,高剂量GB和Met治疗组均显示出血糖轻度降低。然而,这些干预组与db/db组之间未观察到体重的显著差异(图1B)。OGTT

讨论

GB长期以来因其强大的神经保护特性而闻名,越来越多的证据表明其通过抗氧化和抗炎机制改善与衰老和神经退行性疾病相关的认知缺陷(Shao et al., 2021, Shao et al., 2022)。然而,其在糖尿病认知功能障碍背景下的具体治疗潜力和潜在分子靶点仍有待充分阐明。本研究提供了强有力的

结论

总之,GB通过抑制Keap1激活Nrf2信号通路来缓解DCD。这种激活不仅减轻了氧化应激,还抑制了NLRP3和NF-κB p65介导的神经炎症,最终恢复了认知功能和海马完整性(图11)。我们的结果确定GB是DCD的潜在疗法,以Keap1/Nrf2通路为关键治疗靶点。本研究为GB作为候选药物的开发提供了临床前实验支持

生成式人工智能使用声明

作者使用豆包协助进行语言编辑和手稿可读性改进。所有AI生成的输出均经作者审查、修订和验证,作者对工作的最终内容负全部责任。

CRediT作者贡献声明

刘云:写作–初稿、方法学、资金获取、概念化。李晓华:软件、方法学。周颖:方法学、调查。吴素素:验证、调查。陈明:方法学、调查。邹建华:方法学、正式分析。孙楠:数据管理、方法学。孙丽丽:概念化、资金获取、写作–初稿。孟燕:方法学、调查。梅喜凡:写作–审阅与编辑、项目管理。吕美丽

出版同意

无。

伦理批准与参与同意

本研究中所有动物实验均按照ARRIVE指南和NIH实验动物护理和使用指南执行。

伦理声明

本研究按照以下动物福利和/或报告指南进行:所有动物程序均经锦州医科大学伦理审查委员会审查和批准(许可号:260198–6)。所有动物实验均按照国家实验动物护理和使用指南执行。本研究经锦州医科大学伦理审查委员会批准。(批准号:260198–6)

利益冲突声明

作者声明不存在关于本文发表的任何利益冲突。

致谢

本工作得到辽宁省博士科研启动基金计划(编号:2025-BS-0926)、辽宁省自然科学基金(编号:2023-MSLH-049)和大学生创新创业训练计划(编号:X202510160016)的资助。
刘云|李晓华|周颖|吴素素|陈明|邹建华|孙楠|孙丽丽|孟燕|梅喜凡|吕美丽
辽宁省基础医学研究所,辽宁医药职业学院,沈阳 110000,中国
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