《Biochemistry and Biophysics Reports》:Hibiscus sabdariffa protects against fibromyalgia by modulating the neuroinflammation–oxidative stress–microRNA axis
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纤维肌痛是一种以广泛性疼痛、疲劳、认知功能障碍和神经精神紊乱为特征的慢性综合征,与失调的氧化应激和神经炎症有关。新兴证据表明,指导这些通路的microRNA包括miR-145-5p和miR-451a可能在纤维肌痛发病机制中发挥核心作用。然而,目前可用的药物治疗
纤维肌痛是一种以广泛性疼痛、疲劳、认知功能障碍和神经精神紊乱为特征的慢性综合征,与失调的氧化应激和神经炎症有关。新兴证据表明,指导这些通路的microRNA包括miR-145-5p和miR-451a可能在纤维肌痛发病机制中发挥核心作用。然而,目前可用的药物治疗效果有限且常伴有不良反应。因此,本研究探讨了玫瑰茄甲醇提取物一种富含多酚且具有已知抗氧化和抗炎特性的提取物是否通过调节神经炎症-氧化应激-microRNA轴来缓解利血平诱导的大鼠纤维肌痛。通过皮下注射利血平连续三天诱导纤维肌痛,随后进行为期28天的MeOH-Exs治疗并与标准药物Neurontin进行比较。评估了行为学指标、血清过氧化氢、脑内五羟色胺、外周miR-145-5p和miR-451a的表达以及脊髓炎症和组织病理学改变。与Res组相比,MeOH-Exs显著改善了痛觉过敏、抑郁样和焦虑样行为、运动能力和认知功能。50 mg/kg剂量发挥了最显著的效果,恢复了miR-145-5p和miR-451a的表达,降低了氧化应激水平并提高了脑内五羟色胺水平。组织学和免疫组织化学分析证实,MeOH-Exs减轻了脊髓炎症和神经元变性、caspase 3表达以及TNF-α免疫反应性,其效果与Neu相当或更优。综上所述,这些发现表明玫瑰茄可能通过靶向连接氧化应激、神经炎症、细胞凋亡、microRNA失调和脊髓组织病理学改变的综合生化通路来改善纤维肌痛样表现。虽然确切的分子机制有待进一步研究,但MeOH-Exs展现出有前景的多靶点神经保护特性,可能成为纤维肌痛的潜在补充性临床前治疗候选药物。
研究背景与目的
纤维肌痛是一种以慢性广泛性疼痛、疲劳、认知功能障碍和神经精神紊乱为特征的临床综合征,全球患病率超过2%,女性患者多于男性。纤维肌痛的病理生理机制复杂,涉及神经炎症、氧化应激和microRNA失调共同驱动的中枢敏化这一核心致病轴。其中,肿瘤坏死因子-α激活胶质细胞并增强伤害性传递,而过量活性氧如过氧化氢导致神经元功能障碍和线粒体破坏。miR-145-5p和miR-451a等调节性microRNA的表达下调会进一步加剧炎症、氧化损伤和五羟色胺失衡。目前美国FDA批准的纤维肌痛药物如加巴喷丁主要针对疼痛症状,但常伴有多种副作用,且对非疼痛症状改善有限。因此,需要能够应对纤维肌痛多方面症状的替代治疗方案。玫瑰茄是一种富含多酚的植物,含有花青素和黄酮类化合物等抗氧化成分,具有抗炎、抗凋亡、抗抑郁和神经保护作用,且植物多酚能够影响microRNA表达、诱导海马神经发生、改善记忆和空间学习、减轻神经炎症并减少氧化应激。然而,玫瑰茄在调节纤维肌痛中氧化应激、神经炎症、细胞凋亡和microRNA失调相互关联通路中的作用尚缺乏充分研究。因此,本研究旨在评估经化学表征的玫瑰茄甲醇提取物在利血平诱导的纤维肌痛模型中的治疗效果,假设MeOH-Exs可通过协调调节氧化应激、神经炎症和凋亡反应以及miR-145-5p和miR-451a的表达来改善纤维肌痛样表现。
研究方法概述
研究人员采用皮下注射利血平连续三天诱导雌性Wistar大鼠纤维肌痛模型,随后进行28天口服MeOH-Exs治疗,并以Neurontin作为阳性对照。主要技术方法包括:行为学测试评估抑郁样行为、焦虑样行为、热痛觉过敏、运动协调能力和空间学习记忆能力;qRT-PCR检测外周血单核细胞中miR-145-5p和miR-451a的表达;生化检测测定血清H2O2水平和脑组织五羟色胺含量;苏木精-伊红染色进行脊髓组织病理学评估;免疫组织化学法检测脊髓组织中caspase-3和TNF-α的表达。
研究结果
3.1 MeOH-Exs的植物化学特征:GC-MS分析鉴定出MeOH-Exs中含有38种化合物,黄酮类最为丰富占总组成的57.44%,其中包括28种不同黄酮类化合物和显著浓度的花青素10.22%,此外还含有萜烯类9.45%、香豆素类10.33%、酚类17.17%和其他生物活性化合物。
3.2 抗抑郁样行为效应:利血平显著增加强迫游泳实验和悬尾实验中的不动时间。MeOH-Exs 25和50 mg/kg及Neu均显著减少不动时间并增加游泳实验中的活动时间。50 mg/kg剂量将强迫游泳实验的不动时间和活动时间恢复至对照组水平,且表现出比Neu更强的抗抑郁样活性。
3.3 抗痛觉过敏效应:利血平显著降低热板实验中的疼痛潜伏期。MeOH-Exs两个剂量和Neu均显著延长潜伏期。50 mg/kg剂量产生最强的镇痛效果,完全使潜伏期恢复正常且优于低剂量组和Neu组。
3.4 运动功能和活动能力改善:利血平导致旋转棒实验中跌落潜伏期显著下降和旷场实验中运动能力受损。所有治疗组均显著改善这些缺陷。MeOH-Exs两个剂量组表现出最大改善,恢复性能至对照组水平且超过Neu组。
3.5 抗焦虑效应:利血平显著减少高架十字迷宫实验中的开放臂停留时间和进入次数。MeOH-Exs 50 mg/kg表现出最强的抗焦虑效果,显著超过低剂量组和Neu组。
3.6 认知和空间学习改善:利血平显著增加Morris水迷宫训练期间的逃避潜伏期并减少探针测试中目标象限停留时间。MeOH-Exs 50 mg/kg产生最大的认知增强效果,表现出比低剂量组和Neu组更短的逃避潜伏期和更高的目标象限停留时间。
3.7 microRNA表达恢复:利血平显著下调miR-145-5p和miR-451a的表达。MeOH-Exs和Neu均显著恢复其表达。50 mg/kg剂量诱导最强上调,表达水平高于低剂量组和Neu组。
3.8 氧化应激减轻:利血平显著升高血清H2O2水平。MeOH-Exs和Neu均显著降低氧化应激。50 mg/kg剂量表现出最强的抗氧化效果,将H2O2降至接近对照组水平。
3.9 五羟色胺水平恢复:利血平导致脑内五羟色胺显著降低。MeOH-Exs和Neu均显著提高五羟色胺水平。50 mg/kg剂量产生最高的五羟色胺恢复,显著高于低剂量组和Neu组。
3.10 脊髓组织病理学改善:利血平引起明显的神经元变性、空泡化和结构破坏。所有治疗均改善脊髓结构,50 mg/kg剂量显示出最完整的神经元形态和最少的退行性变化,与对照组相当且优于Neu组。
3.11 凋亡和炎症标志物抑制:利血平显著增加脊髓中caspase-3和TNF-α阳性神经元数量。MeOH-Exs和Neu均显著减少这些标志物。50 mg/kg剂量表现出最强的抑制作用,阳性神经元密度和强度明显降低。
讨论与结论
讨论部分指出,本研究表明MeOH-Exs在利血平诱导的纤维肌痛模型中发挥显著的治疗效果,通过调节神经炎症-氧化应激-microRNA轴这一纤维肌痛病理核心级联反应,将行为学、生化和神经组织学参数恢复至正常水平。MeOH-Exs的抗氧化活性体现在显著降低血清H2O2水平,这与玫瑰茄先前报道的减轻氧化应激和脑神经保护作用一致。在抗炎方面,MeOH-Exs剂量依赖性地降低脊髓神经元中TNF-α表达并减轻神经元损伤,其抗炎多酚成分如柚皮素、槲皮素、飞燕草素、矢车菊素衍生物和原儿茶酸可能通过抑制炎症信号和保护神经元完整性发挥作用。MeOH-Exs还降低caspase-3表达和神经退行性细胞数量,显示抗凋亡活性。重要的是,MeOH-Exs显著调节miR-145-5p和miR-451a的表达,这两种microRNA参与神经炎症和氧化应激相关通路,其下调与神经退行性变、情绪障碍和伤害感受增强相关,而MeOH-Exs恢复其水平可能与观察到的生化和行为改善相关联。研究同时指出,这些发现显示了协调的关联而非直接的因果相互作用,需要进一步的机制研究来阐明上游调控通路。
研究结论部分翻译如下:本研究表明,MeOH-Exs以剂量依赖性方式减轻利血平诱导的纤维肌痛样改变。治疗改善了行为学结果和五羟色胺水平,降低了氧化应激、TNF-α和caspase-3免疫反应性,改善了脊髓组织病理学改变,并恢复了miR-145-5p和miR-451a的表达。综上所述,这些发现表明MeOH-Exs具有涉及氧化应激、神经炎症和凋亡反应以及microRNA表达协调调节的多靶点保护作用。这些协调变化支持神经炎症-氧化应激-microRNA轴在MeOH-Exs对利血平诱导纤维肌痛模型的保护作用中的参与。然而,本研究的发现展示了这些过程之间的关联,而非建立所提出轴中各组分之间的直接因果相互作用。因此,这些发现支持玫瑰茄的临床前治疗潜力,并为进一步的机制研究提供了基础。还需要进一步的研究来确定上游分子和转录机制,表征提取物及其生物活性成分的药代动力学和药效学特性,并评估这些发现的转化相关性。