《Scientific Reports》：Withania somnifera ameliorates acrylamide induced hippocampal toxicity in the adult albino rats
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丙烯酰胺（Acrylamide，ACR）是一种有害化学化合物，存在于多种食品中，包括油炸、烘烤和烘焙制品。近期，睡茄（Withania somnifera，WS）已在多项研究中被用作抗氧化剂。本研究旨在阐明WS对丙烯酰胺诱导的成年白化大鼠海马神经毒性的神经保护
丙烯酰胺（Acrylamide，ACR）是一种有害化学化合物，存在于多种食品中，包括油炸、烘烤和烘焙制品。近期，睡茄（Withania somnifera，WS）已在多项研究中被用作抗氧化剂。本研究旨在阐明WS对丙烯酰胺诱导的成年白化大鼠海马神经毒性的神经保护能力。将40只成年雄性白化大鼠分为4组：Ⅰ组（对照组）口服生理盐水，Ⅱ组（WS处理组）口服200 mg/kg WS，连续21天，Ⅲ组（ACR处理组）口服25 mg/kg ACR，连续21天，Ⅳ组（ACR+WS处理组）以与Ⅱ组和Ⅲ组相同的方法和剂量同时给予ACR和WS。制备海马标本用于组织学和免疫组织化学分析，并进行统计学和形态计量学分析。ACR处理组显示锥体细胞皱缩、核致密、细胞间出现大量细胞周隙、毛细血管扩张，颗粒细胞呈皱缩、致密且核深染，锥体细胞和颗粒细胞显示线粒体破坏、粗面内质网扩张、大量空泡形成、突触前终末突触囊泡显著丢失以及强烈的GFAP免疫反应。ACR与WS联合给药显示海马组织学结构得到部分保留。WS联合治疗可减轻ACR的神经毒性效应，并实现CA1区和齿状回结构的保留。
论文解读
一、研究背景与目的
丙烯酰胺（Acrylamide，ACR）是一种有害化学化合物，广泛存在于油炸、烘烤和烘焙等高温加工食品中。研究表明，烘焙咖啡粉中ACR含量为135 μg/kg至1139 μg/kg，薯片中为211 μg/kg至3515 μg/kg，炸薯条中为36 μg/kg至1411 μg/kg。ACR具有生物渗透性，可通过皮肤、呼吸道和食物等多种途径进入人体，其中饮食摄入是造成机体损害的主要途径。ACR进入体内后易经吸收并转运至多种组织，在肝脏中通过谷胱甘肽结合生成巯基尿酸和环氧化生成环氧丙酰胺两条主要代谢途径进行分解。由于ACR分子小且具有反应活性，其能够进入大脑并破坏血-脑脊液屏障功能。流行病学研究已将ACR暴露与中年及老年男性轻度认知障碍风险增加相关联。海马体负责记忆的形成，尤其是短期记忆。
脑组织更易受到氧化应激的影响，氧化应激可直接造成组织损伤，并增强促凋亡和炎症通路。此外，活性氧（Reactive Oxygen Species，ROS）水平升高可能导致认知功能障碍。ACR作为环境毒素之一是氧化应激的诱因之一。因此，研究人员假设ACR可诱导海马损伤，而天然抗氧化剂可减轻ACR的神经毒性效应。
睡茄（Withania somnifera，WS），俗称印度人参（ashwagandha），属于茄科植物。WS因其多样的植物化学成分，已在众多研究中单独或与其他天然植物联合用于多种生物医学目的，包括抗氧化、抗肿瘤、抗微生物、抗炎、抗应激、心脏保护和神经保护等作用。WS的活性成分包括sitoindosides Ⅶ–Ⅹ和醉茄素A（withaferin A），其通过激活内源性过氧化氢酶和超氧化物歧化酶、提高维生素C水平及降低脂质过氧化而显示出抗氧化特性。本研究旨在阐明WS对ACR诱导的成年白化大鼠海马神经毒性的神经保护能力。
二、研究设计与主要技术方法
研究人员选取40只成年雄性白化大鼠（体重200–250 g），购自埃及艾斯尤特大学医学院动物房。大鼠随机分为4组，每组10只：Ⅰ组（阴性对照组）经口灌胃给予5 mL/kg生理盐水；Ⅱ组（WS处理组）经口灌胃给予200 mg/kg WS溶于生理盐水，连续21天；Ⅲ组（ACR处理组）经口灌胃给予25 mg/kg ACR溶于生理盐水，连续21天；Ⅳ组（ACR+WS处理组）以与Ⅱ组和Ⅲ组相同的方法和剂量同时给予ACR和WS。实验持续21天后，腹腔注射硫喷妥钠麻醉大鼠，经心脏左心室插管进行心内灌注固定。
研究采用的主要技术方法包括：光镜研究（石蜡包埋、冠状切片、Gallocyanin染色及甲苯胺蓝染色半薄切片）；透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope，TEM）超微结构研究；胶质纤维酸性蛋白（Glial Fibrillary Acidic Protein，GFAP）免疫组织化学染色；以及形态计量学分析（使用ImageJ软件测量CA1区锥体细胞层厚度和锥体细胞数量、齿状回颗粒细胞层厚度和颗粒细胞数量，以及GFAP免疫反应面积百分比）。统计学分析采用单因素方差分析（one-way ANOVA）及Tukey检验，p值<0.05认为差异显著。
三、研究结果
光镜结果
对照组和WS处理组海马结构正常。ACR处理组显示CA1、CA2、CA3、CA4和齿状回明显破坏，CA1区各层细胞分布显著减少，大量锥体细胞皱缩、核深染，细胞间存在大量细胞周隙，多形层和分子层显示毛细血管扩张及胶质细胞周围间隙增宽。齿状回颗粒细胞皱缩致密、核深染，颗粒细胞层和颗粒下层出现多处细胞丢失区域，颗粒下层仅见少量未成熟神经元。ACR+WS处理组显示海马各区域结构部分保留，部分锥体细胞和颗粒细胞恢复正常形态，但仍有少数细胞核致密，毛细血管仍见扩张。
超微结构结果
透射电镜观察显示，ACR处理组CA1区锥体细胞核小、染色质分布异常，细胞质中线粒体破坏、粗面内质网扩张、大量空泡形成，细胞质大部分区域细胞器丢失。齿状回颗粒细胞核大小不一、染色质明显减少，部分核皱缩，细胞质中可见多个空泡和致密线粒体。突触区域显示突触囊泡显著丢失和线粒体损伤。ACR+WS处理组锥体细胞核大、呈常染色质性，细胞质中含有线粒体、粗面内质网、游离核糖体和空泡；颗粒细胞可见少量空泡和形态正常的线粒体；突触前终末显示线粒体基本正常，突触囊泡数量丰富。
免疫组织化学结果
ACR处理组CA1区显示强GFAP免疫反应和肥大的星形胶质细胞，齿状回亦显示强GFAP免疫反应和肥大星形胶质细胞。ACR+WS处理组CA1区和齿状回均显示中度GFAP免疫反应和小型星形胶质细胞。
形态计量学结果
ACR处理组与对照组相比，CA1区锥体细胞层平均厚度和锥体细胞平均数量、齿状回颗粒细胞层平均厚度和颗粒细胞平均数量均显著降低。ACR+WS处理组上述参数较ACR处理组均显著增加。GFAP免疫反应平均面积百分比在ACR处理组较对照组显著增加，而ACR+WS处理组较ACR处理组显著降低。
四、讨论与结论
研究人员认为ACR的神经毒性效应是导致海马组织学改变的原因。皱缩的不规则细胞和固缩核是细胞死亡和变性的标志。ACR诱导的损伤可能与线粒体功能障碍、脂质过氧化（Lipid Peroxidation，LPO）和ROS相关，这些因素导致细胞坏死和凋亡。ACR暴露还与内质网应激相关，粗面内质网的形态改变支持这一机制。ACR引起的强GFAP免疫反应表明其与反应性胶质增生相关，这是脑损伤后星形胶质细胞肥大和增殖的过程。海马细胞群体的减少可能源于细胞丢失增加或细胞增殖减少，ACR暴露可激活促凋亡bax和caspase-3/7表达，同时使抗凋亡bcl-2表达失活；ACR还可能通过降低海马脑源性神经营养因子水平而抑制神经发生。
WS联合给药对海马具有保护作用，显著改善了ACR处理引起的退行性变化。WS的保护机制可能与其抑制ROS、调控凋亡、增强线粒体活性及改善内皮功能有关。WS提取物可提高抗氧化能力，其强抗氧化特性可能与高含量的黄酮类、醉茄内酯类等化合物有关。此外，WS可增强海马胆碱能活性，这可能解释其对年龄相关和应激相关的神经可塑性缺陷及遗忘症的治疗效果。
研究结论：ACR的神经毒性效应可通过WS联合治疗得到缓解，并实现海马CA1区和齿状回结构的保留。
