Biochanin a 在体内和体外均具有神经保护作用,它通过 Sirt1 信号通路改善线粒体功能障碍,从而发挥保护作用

《Experimental Neurology》:Biochanin a exerts neuroprotective effects in Parkinson's disease both in vivo and in vitro by improving mitochondrial dysfunction through the Sirt1 signaling pathway

【字体: 时间:2026年01月03日 来源:Experimental Neurology 4.2

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  帕金森病多巴胺能神经元损伤与线粒体功能障碍密切相关,本研究发现大豆苷元A(Bioch A)通过激活Sirt1通路促进线粒体生物生成和融合,降低ROS水平及凋亡,为帕金森病治疗提供新证据。

  
田书香|牛明亮|钱倩|张可贤|杨涵|肖阳|金新月|尹艳艳
中国安徽省合肥市安徽医科大学药学院药理学系,邮编230032。

摘要

活性氧(ROS)的积累导致线粒体功能障碍,这是帕金森病(PD)中黑质(SN)多巴胺能神经元损伤的病理特征。因此,通过改善线粒体功能障碍可能是治疗PD的潜在策略。Biochanin A(Bioch A)作为一种天然异黄酮类植物雌激素,在神经退行性疾病的研究中显示出其治疗潜力。然而,它调节PD相关神经元损伤的具体分子机制尚不清楚,这限制了其临床转化应用。本研究重点探讨了Bioch A的神经保护机制,系统地揭示了它通过靶向线粒体功能障碍发挥神经保护作用的关键途径和调控机制。通过建立脂多糖(LPS)诱导的PD模型小鼠和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)诱导的SH-SY5Y细胞模型,并结合体内和体外实验,证实Bioch A通过降低ROS水平、调节三磷酸腺苷(ATP)的产生、促进线粒体生物发生以及改善异常的线粒体动态,显著减轻了多巴胺能神经元的损伤。更重要的是,本研究首次发现Sirt1通路是Bioch A调节线粒体功能障碍的核心靶点。此外,Bioch A通过激活Sirt1通路促进线粒体生物发生,并通过促进线粒体融合降低细胞凋亡水平。总之,本研究为Bioch A调节线粒体功能障碍提供了新的实验证据,确立了Sirt1通路作为关键的神经保护靶点。这一发现为Bioch A的临床转化和针对PD的靶向治疗研究奠定了基础。

引言

帕金森病(PD)是一种常见于老年患者的神经退行性疾病,主要表现为静止性震颤、运动迟缓和认知障碍等运动症状,以及自主神经功能障碍、睡眠障碍和认知缺陷等非运动症状(Leite Silva等人,2023年)。PD的病理特征主要涉及黑质(SN)致密部分多巴胺(DA)神经元的选择性丢失以及主要由α-突触核蛋白(α-syn)组成的路易小体的形成(N. Zhang等人,2024年)。此外,许多研究表明氧化应激过载、持续的炎症反应和线粒体功能障碍参与了PD的病理过程(Dash等人,2025年;Dias-Carvalho, Sá, Carvalho, Fernandes, & Costa, 2024年;Usha Kiran, Haria, Rani, & Singh, 2025年)。临床研究显示PD在性别上存在显著差异,女性通常发病率较低且发病年龄较晚(Burmistrov, Gudkov, Franceschi, & Vedunova, 2024年;Cattaneo & Pagonabarraga, 2025年)。这一特征表明女性分泌的雌激素可能是调节这种差异的关键因素。研究表明,雌激素可以通过结合细胞膜上的雌激素受体α(ERα)发挥神经保护作用(Bustamante-Barrientos等人,2021年;Davis, Vajaria, Delivopoulos, & Vasudevan, 2023年)。然而,长期高剂量使用雌激素可能引发多种不良反应。因此,在PD治疗中筛选具有雌激素活性且副作用较少的植物雌激素非常重要,同时还需要深入研究其对多巴胺能神经元的保护作用及其潜在机制。
在线粒体稳态中,线粒体生物发生和线粒体动态相互补充,共同调节线粒体的网络形态、数量和健康状态,以确保线粒体过程的正常运作(W. Li等人,2025年;Shen & Dettmer, 2024年)。当帕金森病相关的致病因素起作用时,过氧化物酶体增殖激活受体γ共激活因子1-α(PGC-1α)等核心调控因子的活性受到抑制,导致线粒体脱氧核糖核酸(mtDNA)复制、转录和线粒体蛋白质合成受损(Liu等人,2025年)。同时,线粒体动态失衡,进一步加剧了线粒体功能障碍。在正常情况下,线粒体通过精确调节的动态平衡保持功能稳定性。线粒体融合蛋白(Mfn1和Mfn2)和视神经萎缩蛋白1(Opa1)维持结构完整性和功能互补性,而与线粒体分裂相关的蛋白dynamin相关蛋白1(Drp1)和线粒体分裂1蛋白(Fis1)可以精确清除受损的线粒体片段。在受损的线粒体中,Drp1的过度激活会引发线粒体过度分裂,产生大量异常分裂的线粒体(Yao, Xia, Hay, Shipston, & Ouyang, 2024年)。这些病理性的线粒体不仅失去了合成三磷酸腺苷(ATP)的正常功能,无法为神经元提供能量,还会通过释放细胞色素C激活内源性凋亡信号通路,导致神经元损伤和死亡加速(J. L. Li等人,2021年)。
Biochanin A(Bioch A)是从红三叶草(Trifolium pratense L)、鹰嘴豆或其他豆类中提取的异黄酮类植物雌激素,具有广泛的药理活性,包括抗炎、抗氧化、抗癌、抗过敏和神经保护作用(Anuranjana等人,2023年)。此外,我们之前的研究发现Bioch A通过下调促炎因子表达并抑制脂多糖(LPS)刺激后大鼠中脑小胶质细胞的激活来保护神经元(Wang等人,2016年)。然而,Bioch A的具体保护机制需要在后续研究中进一步探讨。因此,本研究建立了LPS诱导的PD模型小鼠,以证明Bioch A通过调节线粒体功能来保护多巴胺能神经元。此外,使用雌激素受体抑制剂和线粒体相关抑制剂的体外实验进一步阐明了Bioch A神经保护作用的潜在分子机制。

试剂

LPS(L2880)购自Sigma-Aldrich(美国密苏里州圣路易斯)。Bioch A(HY-14595)、TNF-α(HY-P7058)、ICI 182780(HY-13636)、EX527(HY-15452)和MFI8(HY-150031)购自MedChemExpress(中国上海)。主要的兔抗-TH(25859–1-AP)、α-syn(10842–1-AP)、PSD95(30255–1-AP)、NeuN(26975–1-AP)、Sirt1(13161–1-AP)、Nrf1(12482–1-AP)、Opa1(27733–1-AP)、Drp1(12957–1-AP)和Fis1(10956–1-AP)多克隆抗体以及鼠抗-PGC-1α(66369–1-Ig)、Mfn1(66776–1-Ig)

Bioch A可以改善LPS诱导的PD模型小鼠的行为缺陷和多巴胺能神经元损伤

开放场测试常用于评估PD动物模型中的自发行为。本研究通过行为测试研究了Bioch A对LPS诱导的PD模型小鼠运动功能障碍的影响。结果显示,与对照组相比,LPS模型组小鼠的运动距离、平均速度、穿线次数、站立次数和最大握力均显著降低,而在使用Bioch A干预后,小鼠的行为缺陷有所改善

讨论

越来越多的证据表明,线粒体功能障碍与PD的病理过程密切相关,其特征是氧化应激反应加剧、神经炎症反应异常激活和凋亡程序过度启动(Hamzeh等人,2023年;Vezzani等人,2020年)。在本研究中,我们证明了Bioch A通过雌激素受体调节线粒体功能障碍从而发挥神经保护作用。

结论

总之,我们的研究结果表明,Bioch A改善了LPS诱导的PD模型小鼠的线粒体功能障碍。它通过调节Sirt1信号通路促进线粒体生物发生,并通过恢复线粒体融合降低细胞凋亡水平,从而发挥神经保护作用。研究结果为PD治疗提供了新的实验证据,表明Bioch A作为PD的潜在治疗候选物具有可行性。这也为

作者贡献声明

田书香:概念化、数据管理、正式分析、撰写——初稿。牛明亮:概念化、数据管理、正式分析、撰写——初稿。钱倩:数据管理、方法学。张可贤:数据管理、方法学。杨涵:数据管理、方法学。肖阳:验证、正式分析。金新月:验证、正式分析。尹艳艳:撰写——审稿与编辑、监督、资源协调、概念化。
伦理合规性

资助

本工作得到了以下资助:安徽省教育厅自然科学基金(项目编号KJ2018A171);安徽省自然科学基金(项目编号1908085MH270);安徽转化医学研究所研究基金(项目编号2021zhyx-C18)。

未引用的参考文献

Anuranjana和Beegum,2023
Karaaslanli, A?ir, Gürsoy和Tuncer,2024
Ramachandran和V, I. K., Hr, K. K., Tiwari, R., & Tiwari, G., 2022
Zhang等人,2025
Zhang等人,2025

利益声明

作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系:
尹艳艳报告称获得了安徽省教育厅自然科学基金的财政支持。尹艳艳报告称获得了安徽省自然科学基金的财政支持。尹艳艳报告称获得了安徽转化医学研究所研究基金的财政支持。如果有其他作者,他们
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