薄荷与山茱萸复方提取物对神经元死亡和东莨菪碱诱导记忆障碍的神经保护作用

【字体: 时间:2026年03月11日 来源:International Journal of Molecular Sciences 4.9

编辑推荐:

  本综述系统探讨了复方薄荷-山茱萸提取物(MC)在防治轻度认知障碍(MCI)中的潜力。核心发现是,其活性成分组合物(6:4比例)在细胞水平可有效拮抗H2O2诱导的氧化损伤与细胞凋亡,上调BDNF mRNA表达;在动物模型中,可改善东莨菪碱所致记忆损伤,恢复海马乙酰胆碱(ACh)水平,并激活BDNF/ERK/AKT/CREB信号通路。研究提示,MC通过多靶点、多通路协同作用,为MCI及相关神经退行性疾病提供了一种具有潜力的植物基治疗新策略。

  
引言
轻度认知障碍(Mild Cognitive Impairment, MCI)是介于正常衰老与痴呆(如阿尔茨海默病)之间的过渡阶段,患者认知下降速度显著高于正常老年人,是延缓痴呆发生的关键干预窗口。其病理机制复杂,涉及氧化应激、兴奋性毒性及胆碱能系统失调等多种因素的汇聚,这些因素共同导致脑源性神经营养因子(Brain-Derived Neurotrophic Factor, BDNF)表达及其下游信号通路(如细胞外信号调节激酶 ERK、蛋白激酶B AKT、cAMP反应元件结合蛋白 CREB)的抑制,进而引发突触功能障碍与神经元丢失。因此,针对上述多重通路的综合干预策略可能更具前景。薄荷(Mentha piperita, MP)与山茱萸(Cornus officinalis, CO)是两种具有潜在神经保护活性的传统药用植物,前者以其抗氧化、抗炎及调节乙酰胆碱酯酶(Acetylcholinesterase, AChE)活性著称,后者则被报道可支持BDNF相关信号并调节兴奋毒性。本研究旨在系统评估两者复方提取物(MC)在体外和体内MCI相关模型中的神经保护及改善认知功能的作用。
结果
2.1. 高效液相色谱-二极管阵列检测法(HPLC-DAD)对MC标志性化合物的鉴定
通过HPLC-DAD分析确认了复方提取物(MC)中主要标志性化合物的存在。色谱图显示,迷迭香酸(rosmarinic acid, MP的标志物)和山茱萸苷(loganin, CO的标志物)的保留时间分别为27.3分钟和17.8分钟,与对照品的保留时间和紫外光谱一致。此外,在约15-16分钟处观察到一个显著峰,经与标准品比对,被鉴定为莫诺苷(morroniside,源自山茱萸)。该分析为MC的批次间标准化和质量控制提供了依据。
2.2. MP与CO复方提取物减轻H2O2诱导的SK-N-SH细胞毒性及BDNF下调,6:4比例效果更优
在SK-N-SH人神经母细胞瘤细胞中,利用H2O2诱导氧化应激损伤模型,评估了不同比例(MP:CO为6:4, 5:5, 4:6)和浓度(50, 100, 150 μg/mL)的MC的保护作用。结果显示,所有比例的MC预处理均能显著提高H2O2暴露后的细胞存活率。值得注意的是,BDNF mRNA表达的上调呈现比例依赖性:仅在6:4比例的MC处理组中,在50、100和150 μg/mL浓度下均能显著上调BDNF转录本水平,而其他比例则无一致增加。在150 μg/mL浓度下,6:4配方的MC在提高细胞存活率和诱导BDNF mRNA表达方面,均优于单一MP或CO提取物处理,表明6:4组合具有最佳的协同保护效果。
2.3. 6:4比例的MP与CO复方提取物减轻H2O2诱导的细胞死亡
通过流式细胞术检测细胞凋亡(Annexin V阳性)和坏死(碘化丙啶PI阳性)进一步探究其保护机制。H2O2暴露显著增加了SK-N-SH细胞的早期和晚期凋亡细胞比例。用6:4比例的MC(50, 100, 150 μg/mL)预处理后,可浓度依赖性地显著减少H2O2诱导的凋亡细胞(包括Annexin V阳性/PI阴性及Annexin V阳性/PI阳性细胞)数量,坏死细胞数量也有所减少。这些结果表明,6:4配方的MC在氧化应激条件下能有效抑制神经细胞凋亡。
2.4. 迷迭香酸、山茱萸苷及其组合减轻H2O2诱导的细胞毒性及BDNF mRNA下调
为了探究提取物中的标志性化合物是否直接贡献了神经保护活性,研究评估了迷迭香酸(RA)、山茱萸苷(LO)及其6:4组合(RL)的作用。在细胞活力实验中,RA和LO单独处理均能显著拮抗H2O2导致的细胞活力下降。同样,在BDNF mRNA表达方面,两者单独处理也能逆转H2O2引起的下调。关键的是,RA与LO按6:4比例组合(RL)在测试的所有浓度下,对细胞活力和BDNF mRNA表达的提升效果均优于各自单独处理,尤其在100 μM时,其保护作用显著强于单一化合物,提示两者存在协同效应。
2.5. MC改善东莨菪碱诱导的大鼠记忆障碍(被动回避与莫里斯水迷宫测试)
在体研究中,采用东莨菪碱诱导的大鼠记忆损伤模型,评估MC的认知改善作用。大鼠被连续28天口服给予不同剂量的MC(50, 100, 200 mg/kg/天),以磷脂酰丝氨酸(50 mg/kg/天)作为阳性对照。
在被动回避测试中,与仅给予东莨菪碱的阴性对照组相比,MC处理组大鼠的步入潜伏期显著延长,表明其逃避性学习记忆得到改善。
在莫里斯水迷宫测试中,MC处理组大鼠从训练第4天起,寻找隐藏平台的逃避潜伏期开始显著缩短,在第5天时,所有剂量MC组的大鼠逃避潜伏期均显著短于模型组。在撤去平台的探查试验中,MC处理组大鼠在目标象限停留的时间显著更长,表明其空间记忆保留能力增强。
生化分析显示,东莨菪碱显著降低了海马乙酰胆碱水平,而MC处理可剂量依赖性地恢复其水平,效果与阳性对照相当。
2.6. MC通过激活海马BDNF信号通路发挥神经保护作用
为阐明MC改善认知的分子机制,研究检测了海马组织中BDNF及其下游信号通路关键蛋白的表达。蛋白质印迹(Western Blot)结果显示,东莨菪碱处理显著降低了海马BDNF蛋白水平以及ERK、AKT、CREB的磷酸化水平。而MC(特别是中、高剂量)和阳性对照磷脂酰丝氨酸处理,均能显著逆转这一趋势,恢复BDNF蛋白表达,并增强ERK、AKT、CREB的磷酸化。这表明MC可通过激活海马BDNF/ERK/AKT/CREB信号通路来发挥其神经保护和促认知功能作用。
讨论
本研究综合评估了6:4比例的薄荷-山茱萸复方提取物(MC)的神经保护及认知增强作用。体外实验表明,MC能有效减轻氧化应激诱导的细胞损伤和凋亡,并维持BDNF表达;体内实验则证实,MC可改善东莨菪碱所致的大鼠记忆障碍,其机制与恢复海马乙酰胆碱水平、上调BDNF表达及激活其下游ERK/AKT/CREB信号通路密切相关。这提示MC能够修复轻度认知障碍(MCI)早期受损的神经营养网络。
研究确认了迷迭香酸和山茱萸苷作为MC的标志性化合物及活性成分。两者单独及组合均表现出对氧化损伤的保护作用和上调BDNF的能力,且6:4组合显示出协同增效。此外,色谱图中鉴定出的另一山茱萸成分莫诺苷,也被报道具有神经保护活性,提示MC的作用可能是多种成分共同贡献的结果。
与以往侧重于薄荷精油的研究不同,本研究采用的乙醇提取物富含非挥发性酚类物质,其作用机制可能超越了单纯的乙酰胆碱酯酶抑制。虽然单独的山茱萸提取物在本实验条件下未显著增加BDNF水平,但其与薄荷以6:4比例组合后,在体内外均表现出显著的BDNF通路激活作用,这可能源于两者机制的互补:薄荷通过其抗氧化和抗凋亡作用为细胞创造了有利于BDNF信号传导的氧化还原环境,而组合物可能共同作用于激活CREB等上游通路,从而维持BDNF表达。
行为学的改善与海马分子变化相吻合。MC在被动回避和水迷宫测试中均表现出显著的认知改善,这依赖于海马可塑性及BDNF-ERK-CREB信号通路。同时,MC恢复了海马乙酰胆碱水平,部分修复了胆碱能系统功能。通过可能抑制乙酰胆碱酯酶,MC在提高乙酰胆碱水平的同时,也可能阻断继发性氧化应激,这种双重作用共同解释了其在动物模型中改善记忆和学习能力的机制。
本研究也存在一些局限性,例如动物样本量较小(n=5),体内实验未设置单独的MP和CO组以直接评估相互作用,脑组织分析主要聚焦于海马区。东莨菪碱急性模型也不能完全模拟慢性痴呆的复杂病理。未来的研究可纳入更大样本、多脑区分析以及更长期的疾病模型,并利用功能缺失等方法进一步验证因果机制。
结论
总之,优化比例(6:4)的薄荷-山茱萸复方提取物(MC)在体外能抵抗氧化应激诱导的细胞毒性和凋亡,维持BDNF表达;在体内可改善东莨菪碱诱导的学习记忆损伤,其作用与上调海马BDNF、增强ERK/AKT/CREB磷酸化及恢复乙酰胆碱水平相关。这些发现表明,MC通过耦合抗氧化防御与神经营养及胆碱能支持,发挥多方面的神经保护和认知支持作用。该植物复方提取物为预防和管理轻度认知障碍及相关记忆障碍提供了一个有前景且可能更安全的多靶点策略候选物。鉴于薄荷和山茱萸的传统使用背景和相对良好的安全性,MC值得进行进一步的临床前研究,以优化标准化方案和剂量,并最终在具有早期认知下降风险的老年人群中进行临床试验探索。
相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号