《Sleep Medicine》：Oxidative stress alleviated DL-3-n-Butylphthalide against chronic intermittent hypoxia-induced cognitive deficit by regulating Nrf-2/HO-1 Pathway
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阻塞性睡眠呼吸暂停（OSA）引发的间歇性缺氧通过氧化应激损害海马体认知功能，Nrf2/HO-1通路是重要抗氧化保护机制。本研究证实DL-3-n-丁基邻苯二甲酸酯（NBP）可激活该通路，降低MDA水平，提升SOD活性，抑制海马体细胞凋亡，从而改善慢性间歇性缺氧（CIH）大鼠的认知障碍。
张盼盼|韩晓青|张星月|王媛|郭秀华|黄超|季艳艳|傅新月|王丽敏
中国河北省唐山市唐山市工人医院呼吸内科
摘要
间歇性缺氧引起的氧化应激是阻塞性睡眠呼吸暂停（OSA）导致认知缺陷的主要机制。Nrf-2/HO-1信号通路是增强机体抗氧化功能最重要的保护性信号通路，已有研究表明其在间歇性缺氧小鼠的认知功能障碍中具有抗氧化作用。临床研究初步证实DL-3-n-丁基邻苯二甲酸酯（NBP）对OSA患者具有显著的抗氧化效果和神经保护作用，但其作用机制尚不清楚。本研究探讨了NBP对4周龄雄性Wistar大鼠慢性间歇性缺氧状态下学习和记忆的影响及其机制。这些大鼠接受了6周的慢性间歇性缺氧处理，并通过腹腔注射NBP。研究发现，NBP激活了慢性间歇性缺氧大鼠海马区的Nrf-2/HO-1抗氧化信号通路，降低了MDA水平，提高了SOD活性，抑制了细胞凋亡，从而改善了学习与记忆障碍。因此，NBP可能通过激活Nrf-2/HO-1抗氧化信号通路、抑制氧化应激进而减少细胞凋亡，从而改善OSA患者的认知缺陷。
引言
阻塞性睡眠呼吸暂停（OSA）的全球发病率逐年上升，对人类生命和健康构成威胁[1]。认知缺陷是OSA患者最常见的并发症之一[2]。OSA引起的间歇性缺氧是认知缺陷发生的关键因素[3]。间歇性缺氧导致认知缺陷的主要机制可能与氧化应激引起的神经细胞损伤有关[4, 5]。OSA的间歇性缺氧过程类似于缺血-再灌注，反复的缺氧和再氧合会导致活性氧（ROS）等物质的产生增加，这会破坏氧化系统与抗氧化系统之间的平衡，最终引发氧化应激[6]。氧化应激对中枢神经系统具有独特的敏感性，缺血和缺氧引起的氧化应激可损伤海马区的神经元[7, 8]。目前，海马区是与空间学习和记忆密切相关的大脑区域，大多数关于OSA与认知功能相关性的研究都集中在海马区的CA1区域[9, 10, 11]。核因子-红细胞2相关因子2（Nrf2）/血红素加氧酶-1（HO-1）信号通路是体内重要的内源性抗氧化应激通路[12]。缺血和缺氧等因素可导致体内氧化应激，破坏氧化还原平衡，从而激活Nrf2，使其从Keap1释放并转运至细胞核，与核抗氧化反应元件（ARE）结合，调控下游目标基因HO-1的转录。这一过程增强了GSH-Px和SOD等抗氧化酶的活性，减少了脂质过氧化，发挥抗氧化作用[13, 14]。研究表明，包括白藜芦醇、槲皮素、枸杞多糖和姜黄素在内的多种天然产物提取物可以激活Nrf2。激活的Nrf2可调节多种下游抗氧化因子，维持体内氧化还原平衡，发挥神经保护作用[15, 16, 17, 18]。利拉鲁肽可以激活Nrf2/HO-1轴并抑制MAPK/NF-κB信号通路，从而缓解小鼠的OSA相关认知障碍[19]。TGF-β3与TGF-βRI结合可激活Nrf2/KEAP1/HO-1通路，保护神经元免受间歇性缺氧引起的氧化应激和细胞凋亡[20]。这些研究表明，Nrf2/HO-1通路的激活可能参与对间歇性缺氧引起的神经系统损伤的神经保护。因此，Nrf2/HO-1信号通路在分析间歇性缺氧引起的认知障碍的保护机制方面具有潜在价值。DL-3-n-丁基邻苯二甲酸酯（NBP）是从芹菜种子中提取的天然药物，广泛用于缺血性中风的临床治疗，具有显著的抗氧化作用，能够保护神经元并改善学习和记忆功能[21, 22]。研究表明，NBP可以激活Nrf2/HO-1信号通路，增强抗氧化酶SOD的抗氧化活性，抑制脂质过氧化产物引起的脑部氧化应激反应，从而减轻缺血性中风中的神经损伤[23]。同时，也有研究发现NBP通过激活Nrf2/HO-1通路缓解大鼠因睡眠剥夺引起的认知障碍[24]。这些研究表明，Nrf2/HO-1通路的激活可能是NBP发挥神经保护作用的重要机制。然而，NBP是否通过Nrf2/HO-1通路对间歇性缺氧引起的大鼠认知功能具有保护作用仍不清楚。在本研究中，我们假设NBP通过协同抑制海马区的氧化应激和细胞凋亡来缓解慢性间歇性缺氧引起的认知缺陷，因此进一步探讨了NBP对慢性间歇性缺氧引起的认知缺陷的影响及其潜在机制。
实验方法
慢性间歇性缺氧（CIH）模型
成年雄性Wistar大鼠（N=36只，体重160-180克，6周龄）购自北京HFK生物技术有限公司（北京）。大鼠被随机分为三组：对照组、CIH组和CIH+NBP组（每组12只）。对照组：暴露于正常空气中6周；CIH组：每天暴露于5%的间歇性缺氧环境中8小时，持续6周；CIH+NBP组：每天暴露于5%的间歇性缺氧环境中8小时，并同时给予NBP治疗（CSPC制药集团提供）。NBP对CIH大鼠认知功能的影响
采用MWM测试评估NBP对CIH大鼠认知功能的影响。结果表明，NBP显著改善了间歇性缺氧大鼠的认知缺陷（见图1）。在空间导航任务中，三组大鼠的总游程长度和逃逸潜伏期存在显著的时间组间交互作用（P<0.05），而游泳速度则没有显著的时间组间交互作用。讨论
OSA是一种常见的睡眠相关呼吸障碍，常导致神经行为认知和记忆能力受损[25]。目前，持续正压通气（CPAP）是OSA的首选治疗方法，可纠正患者的间歇性缺氧，从而减轻其氧化应激，最终改善认知功能障碍[26]。然而，部分患者仍无法耐受或长期使用CPAP治疗。作者贡献声明
季艳艳：项目管理和方法学设计。王丽敏：监督。黄超：资源协调和项目管理。傅新月：数据验证和调查。王媛：数据验证和软件处理。郭秀华：写作、审稿与编辑、数据管理。张星月：项目管理和调查。张盼盼：初稿撰写、数据管理和概念构建。韩晓青：数据可视化、调查和正式分析。伦理声明
该动物实验已获得华北科技大学的机构动物护理和使用委员会的批准。所有参与研究的动物均获得了其所有者的书面知情同意。利益冲突
作者声明本研究未涉及任何可能被视为潜在利益冲突的商业或财务关系。出版商声明
本文所述内容仅代表作者个人观点，不代表其所属机构、出版商、编辑或审稿人的立场。本文可能提及的任何产品或制造商的声明均不代表出版商的立场或保证。资助信息
本研究得到了河北省自然科学基金（项目编号：H2024209016）的支持。利益冲突声明
作者声明本研究未涉及任何可能被视为潜在利益冲突的商业或财务关系。
