Omega-3补充剂通过保护脑干呼吸中枢和减轻氧化应激预防帕金森病模型动物的呼吸功能损伤

《Neuroscience》：Omega-3 supplementation prevents functional and neural respiratory damage present in an animal model of Parkinson’s disease

本研究聚焦帕金森病（PD）晚期常出现的呼吸功能障碍难题。研究人员以6-羟多巴胺（6-OHDA）诱导的PD小鼠模型为对象，探讨了Omega-3多不饱和脂肪酸补充能否预防与呼吸控制相关的脑干核团（如pre-B?tzinger复合体和RTN）的神经解剖学改变和功能损害。结果表明，Omega-3补充能有效防止这些呼吸核团的神经元丢失、减少神经胶质反应性和氧化应激，并维持基线呼吸频率。这为Omega-3作为辅助疗法缓解PD患者呼吸功能障碍提供了新的实验依据。

　　

当人们谈论帕金森病（Parkinson’s Disease, PD）时，最先想到的往往是手部震颤、肌肉僵硬、动作迟缓等典型的运动症状。然而，在这类神经退行性疾病的晚期阶段，患者还常常面临一系列非运动症状的困扰，其中呼吸功能障碍尤为突出且致命——肺炎是导致PD患者死亡的首要原因。传统上，左旋多巴等药物能较好控制运动症状，但对呼吸功能异常等非经典症状效果有限，且无法有效干预疾病背后如神经炎症、氧化应激等病理进程。因此，探寻能够针对这些根本机制、有效保护呼吸功能的辅助治疗策略，成为当前PD研究的一个重要方向。

在此背景下，Omega-3多不饱和脂肪酸（PUFAs），特别是二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA），因其显著的抗氧化、抗炎和神经保护特性而备受关注。先前研究多提示Omega-3摄入与降低PD风险存在关联，并能减轻黑质致密部（Substantia Nigra pars compacta, SNpc）的多巴胺能神经元退变。但Omega-3是否能保护与呼吸控制相关的脑干区域，从而改善PD相关的呼吸功能损害，此前尚不明确。为解决这一问题，来自巴西圣保罗大学的研究团队在《Neuroscience》上发表了一项研究，探讨了补充Omega-3能否在PD小鼠模型中预防呼吸相关的神经解剖学和功能损伤。

为开展研究，研究人员主要运用了以下关键技术方法：他们使用双侧纹状体注射6-羟多巴胺（6-OHDA）的方法建立PD小鼠模型；通过整体体积描记法（Plethysmography）在基线、高碳酸血症（7% CO₂）和低氧（8% O₂）条件下评估呼吸功能（频率f_R、潮气量V_T、每分钟通气量V_E）；采用免疫组织化学技术检测SNpc、前包钦格复合体（pre-B?tzinger Complex, preB?tC）和尾端斜方体后核（retrotrapezoid nucleus, RTN）的神经元标志物（酪氨酸羟化酶TH、NK1受体NK1r、Phox2b）以及星形胶质细胞（GFAP）和小胶质细胞（Iba-1）的活性，并利用骨架分析和分形分析对小胶质细胞形态进行量化；使用二氢乙啶（Dihydroethidium, DHE）荧光法评估脑干呼吸核团中的氧化应激水平。

Omega-3 prevents neurodegeneration in respiratory brainstem nuclei

研究首先验证了PD模型的成功建立，6-OHDA注射导致SNpc区域TH阳性神经元数量减少超过75%，而Omega-3补充对此处已发生的多巴胺能神经元退变无保护作用。然而，在负责呼吸节律发生的关键脑干核团preB?tC和RTN，情况则不同。PD模型动物在这两个核团分别出现了NK1r密度降低和Phox2b阳性神经元数量减少，表明发生了神经元丢失。重要的是，在PD诱导后第5天开始给予Omega-3补充，有效预防了preB?tC和RTN的神经退行性变化，使其神经元指标与对照组无显著差异。

Differential glial responses in the SNpc and respiratory brainstem regions following omega-3 supplementation

Microglial morphology

胶质细胞在神经退行性疾病中扮演重要角色。小胶质细胞形态学分析显示，在SNpc和包含preB?tC的腹侧呼吸组（Ventral Respiratory Group, VRG），PD模型动物的小胶质细胞密度显著降低，提示其向更活化的表型转变。这种变化在VRG中被Omega-3补充所预防，但在SNpc中未被逆转。在RTN区域，各组间小胶质细胞参数无显著差异。

Astrocyte density

星形胶质细胞的分析结果呈现区域差异性。在SNpc，PD模型动物的星形胶质细胞密度增加，反映了炎症环境，Omega-3补充未改变此反应。相反，在RTN，PD模型动物的星形胶质细胞密度显著降低，而Omega-3补充阻止了这一下降，使其密度维持在接近对照组的水平。在preB?tC，星形胶质细胞密度虽有下降趋势但未达统计学显著性。

Omega-3 attenuates oxidative stress in preB?tC in PD model animals

氧化应激是驱动PD病理进程的关键因素。研究发现，在preB?tC，PD模型动物的DHE荧光强度显著增加，表明该区域活性氧（ROS）水平升高，存在氧化应激。Omega-3补充有效降低了preB?tC的氧化应激水平。在RTN，各组间DHE荧光强度无显著差异，研究者分析这可能与不同核团氧化应激出现的时间点不同有关。

Omega-3 preserves baseline respiratory frequency in the PD model

功能检测是验证干预效果的关键。整体体积描记法结果显示，PD模型动物在基线条件下的呼吸频率（f_R）显著低于对照组，而潮气量（V_T）和每分钟通气量（V_E）无显著变化。Omega-3补充完全预防了PD模型动物呼吸频率的下降，使其恢复至对照组水平。在高碳酸血症和低氧挑战下，所有组别均表现出正常的呼吸增强反应，组间无显著差异，表明Omega-3的主要作用在于维持基线呼吸节律。

研究结论与意义

综上所述，这项研究揭示了在PD小鼠模型中，于多巴胺能神经元损伤发生后、脑干呼吸核团退变前补充Omega-3，能够发挥显著的神经保护作用。其保护机制可能涉及多个方面：通过其抗氧化特性（如可能激活Nrf2通路、增强超氧化物歧化酶SOD活性）降低preB?tC的氧化应激水平；通过抗炎作用调节小胶质细胞和星形胶质细胞的反应性（如在VRG预防小胶质细胞活化、在RTN阻止星形胶质细胞丢失）；最终稳定了preB?tC和RTN的神经元网络，从而维持了正常的基线呼吸频率。

这项研究的重要意义在于，它将Omega-3的神经保护作用从传统的多巴胺能系统拓展至对生命至关重要的脑干呼吸控制网络。研究结果表明，Omega-3补充作为一种辅助治疗策略，具有缓解PD患者晚期出现的呼吸功能障碍的潜力。这对于改善PD患者的生活质量、降低其肺炎相关死亡率具有重要的临床意义。同时，研究也强调了针对非多巴胺能系统和疾病非运动症状进行干预的价值，为PD的综合治疗提供了新的思路。