人参皂苷Rg1通过Nrf2相关的氧化应激和铁死亡调节减轻铅诱导的神经毒性

《Molecules》：Ginsenoside Rg1 Alleviates Lead-Induced Neurotoxicity Through Nrf2-Associated Modulation of Oxidative Stress and Ferroptosis

　　

长期接触铅（Pb）是一种持续存在的环境危害，可损害海马完整性和认知功能，而有效的保护策略仍然有限。人参皂苷Rg1是一种从人参（Panax ginseng）中提取的重要生物活性成分，已被报道具有抗氧化和神经保护活性；然而，其在铅（Pb）触发的铁死亡（ferroptosis）相关神经元损伤中的作用尚不清楚。在本研究中，研究人员建立了雄性C57BL/6J小鼠亚慢性醋酸铅暴露模型和铅暴露的HT22细胞模型。评估了行为和组织病理学变化，随后分析了炎症反应、氧化应激、铁死亡相关改变和Nrf2相关信号。Rg1改善了认知表现，并减轻了海马神经元丢失、神经炎症激活、氧化损伤和铁死亡相关改变，包括亚铁离子（Fe²⁺）积累和线粒体损伤。一致地，Rg1恢复了SLC7A11/xCT和GPX4的表达，并增强了Nrf2相关的抗氧化信号，而Nrf2抑制剂ML385削弱了Rg1诱导的核Nrf2、NQO1和GPX4的增加。总的来说，这些发现表明Rg1减轻了铅诱导的神经毒性，并支持Nrf2信号在氧化应激和铁死亡相关损伤调节中的参与。这些发现为支持Rg1及其Nrf2相关神经保护机制在铅（Pb）诱导的神经元损伤中的进一步临床前研究提供了实验证据。

**论文解读：人参皂苷Rg1通过Nrf2调节氧化应激和铁死亡减轻铅诱导的神经毒性**

**研究背景与问题**

铅（Pb）作为持续存在的环境毒物，即使低水平暴露也能损害海马完整性和认知功能，但有效的保护策略仍然有限。人参皂苷Rg1是人参（Panax ginseng）中的主要生物活性皂苷之一，已被报道具有抗氧化和神经保护活性，但其在铅触发的铁死亡（ferroptosis）相关神经元损伤中的作用尚不清楚。核因子E2相关因子2（Nrf2）是氧化应激和铁死亡的关键调节因子，而Pb暴露可破坏SLC7A11/xCT/GPX4防御系统，促进铁死亡相关损伤。因此，研究人员假设Nrf2信号参与Rg1对铅诱导神经毒性的保护作用，并开展本研究以验证该假设。该论文发表在《Molecules》。

**主要技术方法**

研究人员建立了雄性C57BL/6J小鼠亚慢性醋酸铅暴露模型（100 ppm PbAc₂饮水，12周）和HT22海马神经元细胞铅暴露模型。动物实验经吉林大学动物伦理委员会批准（批准号YNPZSY2024066），小鼠来源为辽宁长生生物技术有限公司。行为学评估采用Y迷宫、新物体识别（NOR）和Morris水迷宫（MWM）测试；组织病理学采用H&E和Nissl染色；生化指标检测包括炎症因子（IL-6、TNF-α、IL-1β）及氧化应激相关指标（LDH、SOD、MDA、GSH）；分子机制研究采用qRT-PCR和Western blot检测铁死亡相关基因（Slc7a11、Gpx4）和蛋白（xCT、GPX4）以及Nrf2通路相关蛋白（核Nrf2、NQO1、HO-1）表达；透射电镜（TEM）观察线粒体超微结构；药理学抑制采用Nrf2抑制剂ML385在HT22细胞中进行验证。

**研究结果**

**2.1 Rg1改善铅诱导的小鼠认知障碍**
通过Y迷宫、NOR和MWM行为学测试发现，Pb暴露组小鼠在Y迷宫中新臂探索时间显著缩短（p<0.001），NOR鉴别指数降低（p<0.001），MWM中逃避潜伏期延长、目标象限停留时间和平台穿越次数减少（p<0.001）；Rg1干预（尤其高剂量30 mg/kg）显著改善上述指标，如高剂量组新臂探索时间、鉴别指数、目标象限停留时间及平台穿越次数均显著优于Pb组（p<0.01或p<0.001），MWM游泳速度也恢复。

**2.2 Rg1减轻铅诱导的海马神经元变性和丢失**
H&E和Nissl染色显示，Pb暴露组小鼠海马CA1、CA3和DG亚区神经元萎缩、核固缩、神经元数量显著减少（p<0.001）；Rg1高剂量组显著增加CA1、CA3和DG区的神经元计数（p<0.05或p<0.001），尤其Nissl阳性神经元数量在CA1（p<0.01）、CA3和DG（p<0.001）均显著升高，表明Rg1保护海马神经元完整性。

**2.3 Rg1减轻铅诱导的神经炎症和氧化应激**
脑组织ELISA检测显示，Pb暴露显著升高IL-6、TNF-α和IL-1β水平（p<0.001），Rg1高剂量组显著降低这些炎症因子（p<0.001）。生化检测显示，Pb暴露增加LDH和MDA，降低SOD活性和GSH含量，并下调Gclc和Gclm mRNA表达；Rg1高剂量组显著逆转这些变化（p<0.05至p<0.001），表现为LDH和MDA降低、SOD和GSH升高、Gclc/Gclm表达上调。

**2.4 Rg1减轻铅诱导的HT22细胞毒性损伤**
CCK-8实验显示，Pb（100 μM）降低HT22细胞活力约50%，Rg1（5-25 μM）显著提高细胞活力（p<0.001），且25 μM Rg1保护效果最佳。

**2.5 Rg1减轻铅诱导的HT22细胞铁死亡相关改变**
细胞内Fe²⁺含量检测显示，Pb暴露显著增加Fe²⁺水平（p<0.001），25 μM Rg1或铁死亡抑制剂Fer-1均显著降低Fe²⁺（p<0.001）。TEM观察显示，Pb暴露导致线粒体皱缩、膜密度增加、嵴破坏，Rg1（25 μM）和Fer-1处理均改善线粒体形态。

**2.6 Rg1恢复脑组织xCT/GPX4表达并激活Nrf2信号**
qRT-PCR显示，Pb暴露下调Slc7a11和Gpx4 mRNA水平（p<0.05或p<0.001），Rg1高剂量组显著上调（p<0.001）。Western blot显示，Pb暴露后xCT和GPX4蛋白水平数值下降，Rg1高剂量组显著增加xCT（p<0.01）和GPX4（p<0.001）表达。Nrf2通路方面，Pb暴露显著升高NQO1（p<0.001），Rg1高剂量组进一步升高核Nrf2（p<0.001）、NQO1（p<0.01）和HO-1（p<0.05）蛋白水平，表明Rg1激活Nrf2信号。

**2.7 Nrf2抑制部分削弱Rg1在铅暴露HT22细胞中的抗铁死亡效应**
qRT-PCR显示，Pb暴露下调Nfe2l2和Hmox1 mRNA，Rg1高剂量组显著上调（p<0.001）。在HT22细胞中加入Nrf2抑制剂ML385后，与Pb+Rg1（25 μM）组相比，ML385显著降低核Nrf2和NQO1蛋白表达（p<0.05或p<0.001），并部分降低GPX4表达（p<0.05），而对xCT和HO-1无显著影响，表明Nrf2信号参与Rg1的抗铁死亡保护，但并非唯一途径。

**讨论总结与结论**

讨论部分指出，Rg1通过改善海马依赖性认知功能、减轻海马神经元损伤、抑制炎症和氧化应激、减少铁死亡相关改变，发挥对铅神经毒性的保护作用。药理学抑制实验表明Nrf2信号参与该保护，尤其与GPX4相关的抗铁死亡防御相关，但ML385的不完全抑制效应提示其他通路（如Akt/ERK1/2和SIRT1信号）也可能参与。研究局限性包括未测量血铅和脑铅浓度、仅使用药理学抑制剂、铁死亡标志物检测不足等。

**研究结论**：综上所述，本研究表明Rg1通过减轻氧化应激和铁死亡相关损伤，缓解铅诱导的神经毒性。药理学抑制证据进一步表明Nrf2信号参与了这些保护作用。鉴于本研究的临床前性质，这些发现支持对Rg1在铅诱导神经元损伤中的进一步机制和体内研究。未来的研究应明确Rg1作用的精确分子机制，特别是Nrf2相关抗铁死亡防御的贡献，使用遗传学方法验证通路因果关系，并在两性及更多铅暴露模型中确认这些发现的可重复性。