商陆皂苷甲通过调控Nrf2/HO-1通路减轻脊髓损伤中的氧化应激与神经元凋亡

《Frontiers in Neurology》：Esculentoside A mitigates oxidative stress and neuronal apoptosis in spinal cord injury by modulating the Nrf2/HO-1 pathway

　　

目的：脊髓损伤（SCI）是一种严重影响中枢神经系统的致残性疾病。神经元凋亡是导致神经功能障碍的关键病理事件，而SCI后继发的氧化应激进一步加剧了这一过程。商陆皂苷甲（Esculentoside A, EsA）是从垂序商陆（Phytolaca esculenta）中分离得到的一种生物活性皂苷，研究人员的前期研究已证实其具有神经保护潜力。然而，EsA能否减轻SCI中的氧化应激和神经元凋亡尚不清楚。目的：本研究旨在探讨EsA对SCI后氧化应激和神经元凋亡的保护作用，并阐明其相关分子机制。方法：采用PSI-IH 0400撞击器建立大鼠脊髓挫伤模型，每日腹腔注射10 mg/kg EsA进行处理。采用Basso-Beattie-Bresnahan（BBB）评分、网格步行分析和足迹试验动态评估运动功能。通过苏木精-伊红（HE）、劳克坚牢蓝（LFB）和尼氏染色检查脊髓组织的组织病理学改变。采用 commercial assay kits 定量检测脊髓组织匀浆中的氧化应激标志物，包括过氧化氢（H₂O₂）和丙二醛（MDA），以及抗氧化酶谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）和超氧化物歧化酶（SOD）。采用蛋白质印迹（Western blot）、免疫荧光染色和分子对接技术探究其潜在机制。结果：EsA显著改善了SCI大鼠的运动功能并减少了组织病理学损伤。这种神经保护作用伴随着损伤脊髓中氧化应激标志物的显著改善和神经元凋亡的减少，同时伴有核因子红细胞2相关因子2（Nrf2）/血红素加氧酶-1（HO-1）通路的激活。结论：综上所述，EsA通过调节氧化应激和神经元凋亡，部分通过激活Nrf2/HO-1通路，对SCI发挥神经保护作用，表明其作为SCI治疗药物的潜力。

脊髓损伤（spinal cord injury, SCI）是一种导致长期残疾和死亡率升高的严重神经系统创伤，构成全球性公共卫生挑战。尽管临床管理取得进展，但传统药物治疗疗效有限且常伴明显不良反应。SCI的病理进程分为原发性损伤和继发性损伤两个阶段，其中继发性损伤涉及血管源性水肿、氧化应激、神经炎症和神经元凋亡等一系列相互关联的病理事件，构成神经保护干预的关键窗口期。氧化应激和神经元凋亡已被确认为SCI后脊髓功能障碍的核心介导因素——活化小胶质细胞产生大量活性氧（reactive oxygen species, ROS），损伤神经元完整性并加剧凋亡，最终导致运动、感觉和自主神经功能缺陷。核因子红细胞2相关因子2（nuclear factor erythroid 2-related factor 2, Nrf2）作为细胞内抗氧化防御系统的主调控因子，在维持氧化还原平衡中发挥关键作用；其下游靶点血红素加氧酶-1（heme oxygenase-1, HO-1）和NAD(P)H：醌氧化还原酶1（NAD(P)H: quinone oxidoreductase 1, NQO1）可有效清除过量ROS。天然单体因毒性低、安全性好，已成为中枢神经系统疾病的潜在神经保护候选药物。商陆皂苷甲（Esculentoside A, EsA）是从垂序商陆根部分离的天然皂苷，具有抗氧化、抗凋亡和抗炎活性，前期研究已显示其对SCI大鼠具有神经保护作用，但其具体分子机制尚不明确。

本研究发表于《Frontiers in Neurology》，研究人员采用雌性6–8周龄Sprague-Dawley大鼠，通过PSI-IH 0400撞击器建立T9节段脊髓挫伤模型，设立假手术组（Sham）、SCI模型组（腹腔注射生理盐水）和EsA治疗组（SCI后腹腔注射10 mg/kg EsA，每日一次），各组6只大鼠。研究运用BBB评分、网格步行分析和足迹试验动态评估运动功能；采用HE染色、LFB染色和尼氏染色进行组织病理学分析；通过商业试剂盒检测H₂O₂、MDA含量及SOD、GSH-PX活性；利用免疫荧光双标（NeuN/Caspase-3、CD68/Nrf2）和蛋白质印迹检测凋亡与抗氧化相关蛋白；并借助AutoDock Vina进行EsA与Nrf2/Kelch样ECH相关蛋白1（Kelch-like ECH-associated protein 1, Keap1）复合物的分子对接分析。

研究结果如下。EsA改善SCI后运动功能恢复：BBB评分显示，伤后第4至6周，EsA组评分显著高于SCI组；网格步行分析显示伤后6周EsA组后爪放置错误率更低；足迹试验证实EsA显著改善步态障碍。EsA减轻组织学损伤：HE和LFB染色显示EsA组损伤区域更小、髓鞘密度更高；尼氏染色显示在距损伤中心±3 mm和±4 mm处，EsA组存活的前角运动神经元（ventral motor neurons, VMNs）数量显著多于SCI组。EsA抑制神经元凋亡：NeuN/Caspase-3双标免疫荧光显示EsA显著减少双阳性凋亡神经元数量；蛋白质印迹显示EsA降低Bax和Cleaved Caspase-3（C-Caspase-3）蛋白水平，升高Bcl-2表达，提高Bcl-2/Bax比值。EsA改善氧化应激参数：EsA组在伤后12 h、24 h、3 d的H₂O₂水平更低，在24 h、3 d、7 d的MDA水平更低，同时在24 h、3 d、7 d的SOD和GSH-PX活性更高。分子对接分析：EsA与Nrf2/Keap1复合物的对接评分为?11.9 kcal/mol，形成氢键和疏水相互作用，提示良好的结合倾向。EsA激活Nrf2/HO-1通路：CD68/Nrf2双标免疫荧光显示EsA组活化小胶质细胞中Nrf2表达增加；蛋白质印迹证实EsA上调Nrf2、HO-1和NQO-1蛋白表达。

讨论部分，研究人员指出EsA通过激活Nrf2/HO-1通路，减轻氧化应激和神经元凋亡，促进SCI后功能和组织恢复。与高压氧治疗相比，EsA作为天然化合物给药更便捷，更利于广泛应用和长期治疗。研究同时承认存在局限性：未直接定量组织ROS、未使用Nrf2抑制剂ML385进行验证、未系统评估药代动力学特征、血-脊髓屏障穿透能力、剂量梯度及长期安全性等。

研究结论：本研究表明，EsA通过调节氧化应激和减少神经元凋亡促进SCI后功能和组织恢复，这一过程部分通过激活Nrf2/HO-1信号级联介导。研究将EsA确定为SCI治疗的有前景的天然产物候选药物，并指出需要进一步全面的临床前研究以验证其向人类SCI治疗转化的潜力。