哌嗪衍生物在体外对神经元细胞模型的毒性作用表现为线粒体功能紊乱以及微管相关结构的变化

《BMC Pharmacology and Toxicology》：In vitro toxicity of piperazine derivatives involves mitochondrial dysfunction and microtubule-related changes in neuronal cell models

　　

摘要

背景

哌嗪衍生物如BZP和TFMPP被用作MDMA的“派对药”替代品，与神经系统和心血管系统的毒性有关。虽然它们的精神活性作用主要归因于单胺能机制，但其毒性的细胞途径尚未明确。先前的体外研究表明存在线粒体功能障碍和氧化应激，但它们对神经元细胞骨架，尤其是微管的潜在影响尚未得到系统研究。

方法

通过多种检测方法，包括细胞存活率检测（钙黄绿素AM）、代谢活性检测（MTT）、膜完整性检测（LDH）、线粒体膜电位检测（TMRE）以及βIII-微管蛋白免疫荧光检测，研究了MeOPP、BZP、pFPP和TFMPP在经视黄酸诱导分化的P19小鼠胚胎癌来源神经元中的效应。这些关键发现还在分化的人类SH-SY5Y神经母细胞瘤细胞和Caco-2人类结直肠腺癌细胞中进行了验证。同时通过无细胞实验检测了微管聚合情况。

结果

所有化合物都会引发浓度依赖性毒性，其作用强度和效果存在显著差异。在各项检测指标中，TFMPP的表现最为活跃，它会导致线粒体膜电位过早且持续下降，进而使细胞存活率降低、细胞骨架发生变化，同时加剧膜损伤。BZP和pFPP在较高浓度下表现出中等毒性，而MeOPP的作用则较为有限。时间进程分析表明，线粒体去极化先于膜损伤发生。神经元细胞中βIII-微管蛋白免疫荧光强度下降，以及无细胞系统中微管聚合受到抑制，都表明这些化合物会影响与微管相关的功能。在SH-SY5Y细胞中也观察到了类似的毒性模式，而在Caco-2细胞中也检测到了BZP和TFMPP的细胞毒性作用。

结论

哌嗪衍生物会引发以早期线粒体功能障碍为特征，进而影响神经元细胞骨架的细胞毒性。在各种实验模型中，TFMPP的表现最为一致。这些研究结果表明，与微管相关的功能可能也是导致毒性的原因之一，因此有必要进一步研究除单胺能途径之外的其他机制。