假马齿苋提取物化学成分谱、抗氧化活性及其在脂多糖诱导痴呆模型中的神经保护作用

《International Journal of Molecular Sciences》：Phytochemical Profile, Antioxidant Activity, and Neuroprotective Effects of Bacopa monnieri Extract in a Lipopolysaccharide-Induced Dementia Model

　　

假马齿苋（Bacopa monnieri, BM）是一种传统药用植物，据报道具有神经保护和认知增强作用。本研究中，研究人员在脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）诱导的认知障碍模型中评估了假马齿苋提取物（Bacopa monnieri extract, BME）的抗氧化、安全性及神经保护特性。采用乙醇进行提取，随后对乙醇提取物进行成分分析，以表征总酚酸和总黄酮含量及主要生物活性成分。抗氧化活性通过多种体外试验测定（2,2-二苯基-1-苦基肼（DPPH）、2,2'-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)（ABTS）、铁离子还原抗氧化能力（FRAP）、氮蓝四唑（NBT）、氧自由基吸收能力（ORAC）及金属螯合试验）。毒性通过秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）的咽泵活动和食物清除试验进行评估。对于体内评价，大鼠预先给予BME处理，随后给予LPS，并通过Morris水迷宫（Morris water maze, MWM）和Y迷宫试验评估认知功能。植物化学检测证实了酚类和黄酮类化合物的存在，以及巴可苷A（bacoside A）组分。该提取物显示出良好的抗氧化活性，主要通过氢原子转移和单电子转移机制发挥自由基清除和还原能力，但未观察到金属螯合活性。毒性试验表明，较低浓度的提取物耐受性良好，较高浓度导致摄食行为的暂时性抑制，提示轻度、剂量依赖性效应。在LPS诱导的大鼠模型中，炎症挑战相对于正常对照组产生了显著认知缺陷，验证了该模型。以70 mg/kg剂量预先给予BME，与仅LPS组相比，未对任何行为终点产生统计学显著性挽救作用，尽管对于多项指标观察到小到中等程度的保护性效应量。此外，BME通过降低皮质白细胞介素-1β（IL-1β）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、诱导型一氧化氮合酶（iNOS）和环氧合酶-2（COX-2）水平，同时增强海马乙酰胆碱酯酶（AChE）和前列腺素E₂（PGE₂）活性，调节了LPS诱导的神经炎症反应，提示区域特异性的抗炎和胆碱能调节作用。因此，本研究最稳健的阳性发现是该标准化提取物的植物化学表征和体外抗氧化谱，这些结果支持其作为炎症相关认知障碍进一步研究的候选药物；体内发现为初步结果，需要在更大规模、剂量范围研究中予以证实。

该论文发表于《International Journal of Molecular Sciences》，系统研究了传统药用植物假马齿苋标准化提取物在脂多糖诱导痴呆模型中的植物化学特征、抗氧化活性、安全性及神经保护效应。

**研究背景与问题**

痴呆是一种进行性神经退行性综合征，以记忆力减退及其他认知功能损害为特征，严重影响患者日常生活活动和生活质量。目前全球约有5700万痴呆患者，随着人口老龄化，这一数字预计将持续攀升，其中阿尔茨海默病（Alzheimer's disease, AD）占60%–70%。亚太地区预计将成为2050年全球痴呆病例的主要来源。痴呆的病理发生涉及错误折叠蛋白积累、线粒体功能障碍和氧化应激，这些因素共同诱导慢性神经炎症。激活的小胶质细胞和星形胶质细胞释放促炎细胞因子和活性氧，形成神经元损伤的恶性循环。新近证据表明，肠-脑轴是重要调节因素，肠道菌群失调和肠道通透性增加可能使细菌成分（包括脂多糖）进入循环，触发全身性炎症和脑内小胶质细胞激活。目前痴呆尚无治愈方法，现有治疗仅控制症状，如胆碱酯酶抑制剂和N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）受体拮抗剂，但效果有限且存在副作用，因此源自天然产物的补充和替代疗法备受关注。假马齿苋在阿育吠陀医学中作为益智草药广泛应用，其叶含有巴可苷、黄酮类、生物碱等活性成分，具有抗氧化、抗炎和神经保护特性。在此背景下，研究人员旨在评估标准化假马齿苋提取物对LPS诱导大鼠模型认知障碍和神经炎症的潜在作用。

**主要技术方法**

研究采用的技术方法包括：植物化学成分的液相色谱-光电二极管阵列检测器（HPLC-PDA）分析；总酚酸含量（Total Phenolic Content, TPC）和总黄酮含量（Total Flavonoid Content, TFC）测定；基于多种化学体系的体外抗氧化活性评估；秀丽隐杆线虫模型毒性筛查；以及雄性Sprague-Dawley大鼠（购买自北京华阜康生物科技有限公司）的体内行为学与生物化学评价，包括Morris水迷宫和Y迷宫行为测试，以及酶联免疫吸附测定（ELISA）检测海马和皮层组织中炎症相关蛋白表达。

**研究结果**

**2.1 生物活性成分与抗氧化潜能**

BME的总酚酸含量为9.27 ± 0.08 mg GAE/g提取物，总黄酮含量为8.04 ± 0.15 mg CAE/g提取物。抗氧化活性评估显示：DPPH法IC₅₀为3.05 ± 0.07 mg/mL，ABTS法IC₅₀为1.95 ± 0.04 mg/mL，FRAP值为7.83 ± 0.01 μM FeSO₄/mg提取物，NBT法超氧阴离子清除IC₅₀为0.59 ± 0.01 mg/mL，ORAC值为1.17 ± 0.01 μM TE/mg提取物。动力学荧光衰减曲线进一步证实了其抗氧化潜能。

**2.2 假马齿苋的植物化学成分**

HPLC分析鉴定BME中的巴可苷A混合物，主要成分包括：巴可沙波皂苷C（52.71 ± 0.06 μg/mg）、巴可苷II（43.05 ± 0.28 μg/mg）、巴可苷A3（33.93 ± 0.17 μg/mg）和巴可苷X（17.44 ± 0.33 μg/mg）。巴可沙波皂苷C为该提取物中含量最丰富的巴可苷A组分。

**2.3 秀丽隐杆线虫的咽泵活动与食物清除试验**

BME在0.1 mg/mL时对咽泵率无显著影响，但0.25、0.5和1.0 mg/mL浓度产生剂量依赖性降低。食物清除试验表明，0.5和1.0 mg/mL浓度对摄食行为有显著影响，呈现先下降后恢复的时间变化模式，提示存在剂量依赖性的摄食行为损伤。

**2.4 假马齿苋提取物对认知功能的改善作用**

**2.4.1 假马齿苋提取物对LPS诱导大鼠记忆获得的影响**

Morris水迷宫训练期（第1–4天）数据显示，所有组均呈现逃逸潜伏期和路径长度的渐进性降低。BME处理组从第1天至第4天逃逸潜伏期逐渐降低，但与模型组相比无统计学显著差异。路径长度呈现类似趋势。训练期数据分析采用两因素混合方差分析，训练日主效应显著，组间主效应亦显著，但组×日交互作用未达显著。第5日探测试验中，BME组在目标象限逃逸潜伏期较LPS组增加23.30%，路径长度增加8.21%，平台穿越次数降低15.97%，均未达统计学显著。正性对照利斯的明在第1日和第4日路径长度上与LPS组存在显著差异。

**2.4.2 假马齿苋提取物对LPS诱导大鼠记忆保持的影响**

Y迷宫试验中，与LPS组相比，BME处理组在总活动时间、路径长度和新臂进入次数方面呈现 modest、非显著性增加，分别增加7.07%、21.96%和29.22%。自发交替行为方面，BME组较LPS组轻微降低0.87%，差异不显著。总体表明BME处理可能增强探索活动，但未显著改善工作记忆。

**2.5 BME对LPS诱导大鼠神经炎症的影响**

LPS给药使海马IL-1β水平降低13.74%，而皮质IL-1β水平增加12.15%。BME和利斯的明使海马IL-1β水平分别增加5.50%和18.03%，而使皮质IL-1β水平分别降低6.65%和35.45%（p < 0.01）。LPS增加海马和皮质TNF-α水平分别为7.53%和32.47%；BME和利斯的明进一步增加海马TNF-α水平7.52%和24.93%（p < 0.01），但显著降低皮质TNF-α水平17.37%和29.60%（p < 0.05）。iNOS水平在海马和皮层分别升高7.47%和3.66%；BME使海马iNOS降低0.33%、皮层降低7.24%。COX-2在海马和皮层分别增加14.94%和38.29%；BME使海马COX-2降低4.24%，皮层降低1.08%，均未达统计学显著。LPS使海马和皮层AChE分别降低21.64%和3.16%；BME和利斯的明显著增加海马AChE水平27.74%和27.43%（p < 0.05），但使皮质AChE分别降低4.86%（p < 0.05）和14.04%。PGE₂在海马增加4.95%、皮层降低16.42%；BME显著增加海马PGE₂ 28.11%（p < 0.05）和皮层22.84%（p < 0.05）。

**讨论总结**

讨论部分指出，本研究最稳健的阳性结果是该标准化提取物的植物化学表征和体外抗氧化谱。BME含有酚类、黄酮类和巴可苷等关键植物化学成分，通过单电子转移和氢原子转移机制表现出强大的自由基清除和还原能力。体内数据表明，BME在70 mg/kg单一剂量下未产生统计学显著的行为挽救效果，但存在保护性方向的效应量趋势。区域特异性和通路选择性的神经炎症与胆碱能标志物调节提示，胆碱能和前列腺素通路可能比经典细胞因子级联对干预更敏感。海马与皮层之间的差异反应可能反映了神经炎症模型中固有的区域异质性，包括小胶质细胞预激状态、神经元易损性和血-脑屏障动力学差异。TNF-α在海马中的进一步升高可能反映了情境依赖性免疫调节而非单纯抗炎作用；PGE₂的显著升高可能代表适应性、促消退反应而非炎症加剧。研究局限性包括：单一剂量设计、样本量有限导致的统计效力不足、相对急性的LPS模型可能无法完全再现与年龄相关的慢性低度神经炎症。未来研究需要进行正式剂量-反应评估，并探讨微囊化等制剂策略是否能提高体内生物利用度和疗效。

**研究结论**

本研究使用的标准化BME含有可观浓度的关键植物化学成分，包括巴可苷A组分（巴可沙波皂苷C、巴可苷II、巴可苷A3和巴可苷X）、酚类和黄酮类化合物，并通过单电子转移和氢原子转移机制表现出强大的体外抗氧化活性。该提取物在秀丽隐杆线虫中低浓度耐受良好，高浓度时对摄食行为产生轻度可逆效应。在LPS诱导的大鼠认知障碍模型中，LPS挑战相对于正常对照产生了预期的行为缺陷，验证了该模型。以70 mg/kg剂量预先给予BME，与仅LPS模型组相比，未对任何行为终点产生统计学显著挽救作用，尽管对于多项指标观察到小到中等程度的保护性效应量，且BME对经典炎症标志物表现出有限影响，但对前列腺素信号传导显示出更显著的调节作用。因此，本研究最一致的正性发现是该标准化提取物的植物化学和抗氧化表征；体内生物化学标志物数据支持在当前实验条件下，胆碱能和脂质介质通路比经典细胞因子级联对治疗干预更敏感的模型。因此，这些结果应被视为初步的方向性证据，需要在更大规模、剂量范围研究中予以证实。