中南民族大学揭示刺囊酸通过激活PI3K/Akt/Nrf2通路减轻新生小鼠缺氧缺血性脑损伤

【写在前面】：本期推荐的是由中南民族大学闵加威团队近期发表于Frontiers in Pharmacology（IF5.988）的一篇文章，揭示刺囊酸对新生小鼠缺氧缺血性脑损伤的保护作用及其机制。

【题目及作者信息】

【摘要】（阅读原文为主）

新生儿缺氧缺血性脑病 (HIE) 是导致新生儿死亡和长期神经损伤的主要原因。研究表明氧化应激和细胞凋亡在新生儿HIE进展中起着重要作用。刺囊酸 (EA) 是一种具有良好的抗氧化、抗凋亡的天然植物提取物。然而，到目前为止EA是否对新生儿HIE具有神经保护作用是未知的。因此，该研究旨在通过体内和体外两个层面的实验来探讨EA对新生儿HIE的影响及其可能机制。在体内实验上，利用新生小鼠中建立缺氧缺血性脑损伤 (HIBD) 模型并在造模后立即注射EA。随后，我们评估了脑梗死体积、脑萎缩和长期神经行为损害情况，进行了苏木精-伊红 (H&E) 染色，TUNEL染色和二氢乙锭（DHE）染色，并测定了丙二醛 (MDA) 和谷胱甘肽 (GSH) 的含量。在细胞实验上，我们采用原代皮质神经元细胞建立了氧糖剥夺/再灌注 (OGD/R) 模型并在OGD/R过程中EA干预。然后我们检测了细胞凋亡情况以及胞内活性氧 (ROS) 水平。为了进一步探讨EA的作用机制，我们使用了PI3K抑制剂LY294002和Nrf2抑制剂ML385，并采用聚丙烯酰胺凝胶电泳法检测了p-PI3K、PI3K、p-Akt、Akt、Nrf2、NQO1、HO-1等蛋白的表达水平。实验结果表明，EA可以显著减少模型小鼠的脑梗死体积和神经元损伤，并有助于改善脑萎缩和长期神经行为损害。同时，EA有效地提高了暴露于OGD/R的神经元的存活率。此外，体内和体外两个层面的研究均表明EA可有效抑制氧化应激和凋亡，并有助于PI3K/Akt/Nrf2通路的激活。综上所述，这些结果表明EA能够通过激活PI3K/Akt/Nrf2通路来抑制氧化应激和凋亡从而减轻新生小鼠缺氧缺血性脑损伤。

【前言】

由缺氧和大脑血液供应中断引发的新生儿缺氧缺血性脑病 (HIE) 是诱发死亡和终身残疾的主要原因之一。研究表明全球约25 % 的新生儿死亡是由新生儿HIE导致的。在发达国家，其年发病率为1 ‰ - 8 ‰，在低收入和中等收入国家，约为26 ‰。到目前为止，低温治疗 (TH) 是新生儿HIE唯一可靠的治疗策略，但这既不能提供完全的神经保护也不能对重度HIE起到明显的治疗作用。因此，新的有效治疗新生儿HIE的方法是我们迫切需要的。

在缺氧-缺血事件后，活性氧 (ROS) 的产生急剧增加，这会压倒内源性抗氧化系统。过量的ROS不仅会引发氧化应激还会导致神经元凋亡，这两者都在新生儿HIE的发病机制中发挥重要作用。因此，提高机体的抗氧化能力从而消除过多的ROS可能是改善新生儿HIE的有效途径。核因子E2相关因子2 (Nrf2) 是细胞抗氧化反应的重要调节因子。在稳态条件下，Nrf2因泛素化靶向降解而维持在较低水平；在氧化应激条件下，Nrf2从KELCH样ECH相关蛋白1 (Keap1) 上解离并转移到细胞核中，在细胞核中Nrf2与抗氧化反应元件 (AREs) 结合从而增强许多抗氧化编码基因的表达，如醌NADH脱氢酶1 (NQO1)、血红素加氧酶1 (HO-1) 和谷胱甘肽 (GSH)。这些蛋白质可以对抗ROS并为新生儿HIE提供内源性保护。我们之前的研究表明，金雀异黄素能通过调节Nrf2/HO-1信号轴减轻新生小鼠缺氧缺血性脑损伤 (HIBD)。同时，其他研究表明Nrf2可以被PI3K/Akt信号通路调控从而在新生儿HIE中发挥神经保护作用。因此，寻找能够激活PI3K/Akt/Nrf2通路的新化合物可能有助于缓解新生儿HIBD。

刺囊酸（EA）是一种可以从各种草药中提取到的五环三萜，它具有广泛的积极作用，如抗炎症、抗氧化和抗凋亡活性。研究表明EA可以穿透血脑屏障 (BBB) 从而对脑功能产生积极影响。此外，EA可以通过调节PI3K/Akt通路为脑出血性中风 (ICH) 和帕金森病 (PD) 提供神经保护作用。然而，EA是否对新生儿HIE具有保护作用及其机制尚未被研究。鉴于这些事实，本研究旨在通过新生小鼠HIBD模型和原代皮质神经元氧糖剥夺/再灌注 (OGD/R) 模型来探讨EA对新生儿HIE的影响以及评估PI3K/Akt/ Nrf2信号通路是否参与其中。

【结果部分】

1. 本研究中使用的实验方案。

2.EA减少小鼠HIBD后脑梗死体积。

3.EA改善小鼠HIBD后神经元损伤和细胞凋亡。

4.EA抑制小鼠HIBD后氧化损伤。

5.EA缓解小鼠HIBD后长期行为损害及脑萎缩程度。

6.EA提高OGD/R后神经元存活率。

7.在原代皮质神经元中，EA抑制OGD/R诱导的ROS生成。

8.在体内和体外模型中，EA激活了PI3K/Akt/Nrf2信号通路。

体内：

体外：

【结论与讨论】     

总之，我们的研究表明EA可以通过激活PI3K/Akt/Nrf2信号通路来抑制氧化应激和凋亡，进而减轻新生儿缺氧缺血性脑损伤。作为一种植物提取物，EA既价格低廉又容易获取，有望在临床试验中得到进一步开发和应用。然而，不容忽视的一点是虽然EA的安全性已得到广泛证实，但由于草药存在一定的副作用，加之新生儿因其器官发育的不成熟可能更易受到有毒物质的影响。在进入市场之前，EA的有效性和安全性应得到充分的研究。

转自：“如沐风科研”微信公众号

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