《Brain and Behavior》：Glycyrrhizic Acid Relieves Fatigue Induced by Acute and Chronic Exercise in Mice via Inhibition of the NF-κB/NLRP3 Signaling Pathway
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摘要
背景：甘草酸（Glycyrrhizic acid, Gly-A）在多种中枢神经系统疾病中表现出抗炎和抗氧化作用。急性疲劳和慢性疲劳（chronic fatigue, CF）与严重的身体和心理影响相关。然而，这些疾病的潜在病理生理机制和有效治疗策略仍知之甚
摘要
背景：甘草酸（Glycyrrhizic acid, Gly-A）在多种中枢神经系统疾病中表现出抗炎和抗氧化作用。急性疲劳和慢性疲劳（chronic fatigue, CF）与严重的身体和心理影响相关。然而，这些疾病的潜在病理生理机制和有效治疗策略仍知之甚少。
目的：本研究旨在评估Gly-A对疲劳的治疗潜力，并阐明其作用机制。
方法：研究人员建立了急性运动性疲劳小鼠模型，并评估了疲劳相关指标。为明确Gly-A治疗作用所涉及的特异性通路，研究人员采用了RNA测序、网络药理学和体外缺氧模型，旨在阐明其机制。此外，研究人员建立了CF小鼠模型，通过评估相同参数，比较了Gly-A与阳性对照药物的治疗效果。
结果：Gly-A显著改善了疲劳相关指标，且不影响体重。RNA测序和网络药理学分析显示，Gly-A调节氧化应激反应，并靶向NF-κB（核因子κB）/NLRP3（NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3）信号通路及凋亡通路。在CF小鼠模型中，与模型小鼠相比，口服Gly-A显著增加了运动活性，缓解了焦虑和抑郁，并改善了神经认知功能，表现出优于阳性对照药物的疗效。这些发现表明，Gly-A通过靶向NF-κB/NLRP3信号通路发挥抗炎作用，从而减少CF中的神经元凋亡。
结论：Gly-A对急性运动性疲劳和CF具有治疗潜力，主要通过抑制NF-κB/NLRP3信号通路来减轻细胞凋亡。
甘草酸缓解运动性疲劳的机制研究：基于NF-κB/NLRP3信号通路的抗炎与抗凋亡作用
一、研究背景与目的
疲劳是一种以运动表现受损和精神警觉性下降为特征的生理状态，其产生与能量耗竭、代谢产物堆积及氧化应激密切相关。当急性疲劳未能得到充分恢复时，可进展为慢性疲劳（chronic fatigue, CF），进而严重影响患者的生理健康与主观幸福感。若症状长期得不到有效干预，个体可能发展为慢性疲劳综合征（chronic fatigue syndrome, CFS）。目前，针对急性和慢性运动性疲劳的病理生理机制认识仍十分有限。现有干预手段如牛磺酸（taurine, TA）、人参、红景天等膳食补充剂，以及睾酮、免疫刺激剂、糖皮质激素、抗抑郁药等药物干预，常因不良反应和费用高昂而效果不尽如人意。因此，亟需开发更有效、更安全的抗疲劳膳食补充剂或药物。
甘草酸（Glycyrrhizic acid, Gly-A）是从甘草中提取的三萜类化合物，在传统中医中以其抗炎特性著称。近年研究表明，Gly-A还具有抗菌、抗癌、免疫调节和神经保护等活性，并在脑卒中、阿尔茨海默病、癫痫等神经系统疾病中显示出疗效。然而，Gly-A对急性和慢性运动性疲劳的治疗作用及机制研究相对较少。本研究旨在评估Gly-A对小鼠急性和慢性运动性疲劳的治疗效果，阐明其分子机制，并探索合理的给药途径，为未来临床试验提供依据。
二、研究设计与主要技术方法
研究人员采用雄性C57BL/6小鼠建立急性运动性疲劳模型（通过强制跑台跑步至力竭）和CF模型（每日冷水游泳联合束缚应激，持续三周）。主要技术方法包括：行为学测试（转棒实验、强迫游泳实验、悬棒实验、旷场实验、Y迷宫实验）；组织学分析（苏木精-伊红染色、甲苯胺蓝染色、免疫荧光）；分子生物学检测（Western blot、qRT-PCR）；生物信息学分析（网络药理学、RNA测序、分子对接）；体外缺氧（oxygen deficit, OD）细胞模型（BV2小胶质细胞和N2a神经元细胞）。小鼠来源为上海SLAC实验动物有限公司，细胞系购自苏州星鲨生物技术有限公司。
三、研究结果
4.1 Gly-A显著抑制小鼠急性运动性疲劳
预实验表明，腹腔注射100 mg/kg Gly-A可显著改善急性运动性疲劳模型小鼠的运动表现，而灌胃给药无显著效果。正式实验中，Gly-A（100 mg/kg）组小鼠力竭时间和力竭距离显著增加，Gly-A（30和100 mg/kg）组及TA组在转棒实验中的停留时间均延长。值得注意的是，TA组小鼠体重明显下降，而Gly-A组体重无显著变化，提示Gly-A具有更好的安全性。
4.2 Gly-A抑制急性运动性疲劳的分子机制
网络药理学分析鉴定出16个Gly-A抗疲劳关键靶点。GO富集分析显示这些靶点涉及异源物质应答、细胞增殖促进、凋亡抑制等生物学过程。KEGG通路分析显示显著富集于间隙连接通路等信号通路。分子对接分析量化了Gly-A与STAT3、DRD2、MMP9、Jun和Bcl2-L等关键靶点的结合亲和力。RNA测序分析显示，Gly-A治疗与应激应答、凋亡过程和炎症调节相关，KEGG富集分析揭示凋亡信号通路及NF-κB和JAK-STAT等炎症反应通路密切相关。
4.3 Gly-A在体内抑制氧化应激并增强骨骼肌力量
HE染色显示，Gly-A（100 mg/kg）组肌肉组织病理改变明显减轻，肝组织仅见轻微改变。生化指标检测显示，Gly-A和TA显著降低了运动性疲劳小鼠血清、肝脏和肌肉中的丙二醛（MDA）水平，同时显著提高了超氧化物歧化酶（SOD）活性。血清中乳酸脱氢酶（L-LDH）和肌酸激酶（CK）水平也显著降低。qRT-PCR结果显示海马中STAT3、DRD2、MMP9和Bcl-2等分子对接靶点的mRNA表达发生变化。
4.4 Gly-A通过靶向小胶质细胞NF-κB-NLRP3信号通路抑制炎症
免疫荧光分析显示，Gly-A治疗后海马CA1区NF-κB表达降低。Western blot分析证实Gly-A显著降低海马组织中NF-κB、NLRP3和iNOS的蛋白表达。qRT-PCR结果显示，Gly-A显著抑制了IL-1β、TNF-α和IL-6的mRNA水平，同时显著增加了抗炎因子IL-10和IL-4的表达。在体外OD细胞模型中，Gly-A（10 μM）显著下调了缺氧诱导的NF-κB、NLRP3和iNOS蛋白表达，并抑制M1型小胶质细胞表型、增强M2型表型。
4.5 Gly-A通过靶向神经元凋亡信号通路有效抑制凋亡
甲苯胺蓝染色显示Gly-A增加了运动性疲劳小鼠海马的嗜碱性物质水平。qRT-PCR分析显示Gly-A显著增加Bcl-2 mRNA表达、降低Bax表达。体外OD模型中，流式细胞术显示Gly-A（10 μM）显著抑制神经元凋亡。Western blot分析证实Gly-A降低Bax和Caspase 3蛋白表达，同时增加Bcl-2表达。
4.6 Gly-A显著抑制小鼠CF
在CF模型中，口服和腹腔注射Gly-A均显著延长了力竭游泳时间，改善了悬棒实验表现。旷场实验中，口服Gly-A组小鼠中心区进入次数和距离显著改善。值得注意的是，注射Gly-A或福莫特罗（Formo）同时恢复了旷场和强迫游泳行为。认知功能评估显示，口服Gly-A显著增强了物体识别记忆，并改善了Y迷宫空间交替能力。
4.7 Gly-A通过靶向NF-κB-NLRP3信号通路发挥抗CF作用
Gly-A治疗显著降低了CF小鼠血清、肝脏和肌肉中的MDA和CK水平，同时提高了SOD活性。qRT-PCR显示Gly-A显著下调海马中IL-1β、iNOS和IL-6的mRNA表达，上调IL-10和IL-4。口服Gly-A还显著降低了海马中NLRP3和NF-κB的mRNA表达，免疫荧光证实CA1区NLRP3蛋白减少。凋亡相关基因分析显示，Gly-A降低促凋亡Bax和Bad表达，增加抗凋亡Bcl-2水平。
四、讨论与结论
讨论部分指出，Gly-A在急性模型中仅腹腔注射有效，而在CF模型中口服和注射均有效，这可能反映了两模型本质差异：急性疲劳仅造成短期体力耗竭，而CF模型则同时模拟了身体和心理疲劳。Gly-A通过恢复氧化还原平衡、抑制NF-κB/NLRP3炎症轴和凋亡通路发挥抗疲劳作用。与阳性对照药物相比，Gly-A不仅缓解了CF小鼠的焦虑和抑郁样行为，还增强了神经认知功能，而诺龙（Nandro）和福莫特罗对认知改善效果有限，且这些药物因不良反应被体育机构禁用。
结论：本研究证明Gly-A通过调节NF-κB/NLRP3信号轴和凋亡通路，在急性和慢性运动性疲劳小鼠模型中发挥显著抗疲劳作用。Gly-A通过恢复外周氧化还原稳态和代谢功能缓解外周疲劳，通过抑制海马和大脑皮层的神经炎症缓解中枢疲劳。这些发现提示Gly-A可作为管理神经炎症性疾病（包括急性和慢性运动性疲劳）的潜在膳食补充剂，为未来双盲、多中心、随机对照试验提供了有价值的见解和实践建议。
