没食子酸对丙烯酰胺诱导的大鼠内质网应激、神经炎症及神经元凋亡的影响

《NeuroToxicology》：Effects of Gallic Acid on Acrylamide-Induced Endoplasmic Reticulum Stress, Neuroinflammation and Neuronal Apoptosis in Rats

聚丙烯酰胺（ACR）诱导的神经毒性机制涉及氧化应激、内质网应激、神经炎症和凋亡途径，而槲皮素（GA）通过调节这些通路表现出显著神经保护作用。

　　

?mer Faruk R?zvano?lu|Serkan Y?ld?r?m|Metin Kili?lio?lu|Samet Tekin|Emin ?engül|Askarbek Tül?baev|Ali ??nar

土耳其埃尔祖鲁姆阿塔图尔克大学兽医学院生理学系，邮编25200

摘要

本研究探讨了丙烯酰胺（ACR）引起的神经毒性，重点关注氧化应激、内质网（ER）应激、神经炎症和细胞凋亡机制。50只雄性Sprague–Dawley大鼠被分为五组：对照组、ACR组、GA50+ACR组、GA100+ACR组和GA100组。各组大鼠分别腹腔注射GA（50和100 μg/kg）和ACR（50和100 mg/kg），持续14天。ACR暴露显著降低了抗氧化酶活性（SOD、GSH、GPx、CAT），并增加了丙二醛（MDA）水平、促炎细胞因子（TNF-α、IL-1β、IL-6）以及神经元一氧化氮合酶（nNOS）的表达，同时上调了与细胞凋亡相关的基因（Bax和caspase-3）。组织病理学分析显示神经元发生退化并伴有血管充血；而在ACR组中，BDNF、Nrf2和HO-1的免疫反应性降低。特别是100 mg/kg剂量的GA处理显著改善了这些生化、分子和组织病理学变化。这些发现表明，GA通过调节氧化应激、内质网应激、炎症和凋亡途径，对ACR引起的脑损伤具有显著的神经保护作用。

引言

丙烯酰胺是一种高分子量聚合物，由丙烯酰胺（ACR）聚合而成。这类聚合物广泛应用于水处理、染料合成及凝胶电泳等实验室技术中。当富含碳水化合物的食物暴露于高温时也会产生丙烯酰胺；因此，饮食被认为是人类接触ACR的主要来源之一（LoPachin和Gavin，2012）。研究表明，ACR会导致生物体基因毒性，并对神经系统和生殖系统造成损伤（Dag等人，2025；Sengul等人，2023；Yildirim等人，2024）。作为一种强效神经毒素，ACR会损害中枢和周围神经系统，引发多种临床表现，如共济失调、骨骼肌无力和体重下降（Dag等人，2025；LoPachin和Gavin，2012）。

ACR中毒会引发生物体多系统受损，并促进氧化应激和某些神经退行性疾病的进展（?elebi等人，2020；Dag等人，2025；Ibaokurgil等人，2023；Tekin，2024）。研究表明，ACR会增加活性氧（ROS）水平，抑制抗氧化防御机制，进而激活促炎介质，如肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和白细胞介素-1β（IL-1β）和白细胞介素-6（IL-6）（Acaroz等人，2018；Gelen等人，2022；Santhanasabapathy等人，2015）。

内质网（ER）是负责生物活性蛋白合成、折叠、翻译后修饰和运输的关键细胞器。当细胞受到应激时，未折叠蛋白在ER腔内的积累会引发ER应激，并激活未折叠蛋白反应（UPR）（Wang等人，2021）。然而，当应激过度且持续存在时，细胞凋亡途径会被激活。CHOP被认为是ER应激相关凋亡的关键调控分子（Malhotra和Kaufman，2007）。CHOP的表达通过PERK–eIF2α途径调控，在体外和体内环境中均对神经元死亡起关键作用（Dag等人，2025）。ACR的另一个细胞效应是上调Bax和caspase-3的表达，同时下调Bcl-2水平，从而诱导细胞凋亡。Nrf2/HO-1信号通路在氧化应激反应中起关键作用，具有抗炎、抗氧化和抗凋亡作用，因此被视为重要的治疗靶点（Miranda等人，2019）。脑源性神经营养因子（BDNF）与学习和记忆相关的突触可塑性过程密切相关，在此背景下也具有重要意义。BDNF表达的变化与正常衰老、病理过程和精神疾病相关，某些干预措施（如运动或抗抑郁治疗）可提高BDNF水平（Zhang等人，2021）。

天然抗氧化剂的研究正在迅速发展。这些化合物可通过多种机制减轻氧化应激，在细胞层面发挥保护作用。氧化应激在许多退行性疾病中的作用进一步凸显了天然抗氧化剂的重要性（Dag等人，2025）。尽管合成药物能提供一定程度的保护，但其副作用风险限制了应用范围；因此，近年来低副作用或无副作用的天然抗氧化剂在实验毒性模型中的应用受到了广泛关注。没食子酸（GA）是一种低分子量的天然三酚类化合物，因其强抗氧化活性而受到多项研究关注（Atasever等人，2025；Bolat等人，2025；Priscilla和Prince，2009）。GA存在于茶、咖啡、水果等多种食物中，具有抗氧化、抗菌、抗肿瘤和抗病毒等多种药理作用。此外，没食子酸衍生物（GAD）也因清除ROS、调节细胞信号通路和诱导癌细胞凋亡等生物学效应而受到重视，常用于草药制剂中（Gelen等人，2023；Goswami等人，2021；Palafox-Carlos等人，2012；Sengul等人，2024）。

虽然ACR引起的神经毒性与氧化应激有关，但内质网应激的作用及其与神经炎症和神经元凋亡的关系尚未完全明了。此外，GA通过内质网应激相关机制对抗ACR引起的神经元损伤的保护作用也尚未得到充分研究。因此，本研究首次评估了GA对ACR引起的神经毒性的保护作用，通过检测内质网应激、神经炎症和细胞凋亡途径来探讨GA的机制机制。这些发现可能为GA的神经保护作用提供重要见解，并有助于开发针对丙烯酰胺诱导的神经毒性的治疗策略。

材料与方法

本研究使用了来自阿塔图尔克大学实验研究与应用中心的12周龄雄性Sprague–Dawley大鼠，每只大鼠体重200–250克。所有实验操作均在同一中心进行。大鼠饲养在温度25°C、湿度65%–70%、光照/黑暗周期12小时的受控环境中。从大鼠体内获取的组织和血清样本由我们学院的生理学和病理学部门进行处理。

GA对ACR诱导的神经毒性中大鼠体重和脑重的影响

GA对ACR诱导的神经毒性大鼠体重和脑重的影响见表2。实验前各组大鼠的体重无统计学差异。处理后，ACR组和GA50+ACR组的体重显著低于对照组、GA100+ACR组和GA100组（p<0.05）。GA100+ACR组和GA100组的体重也低于对照组。

讨论

ACR是一种反应性、水溶性化合物，在高温（>120°C）条件下，由天冬酰胺和还原糖反应生成（Onur等人，2024）。由于其普遍存在和毒性，国际癌症研究机构（IARC）将其列为可能的人类致癌物。实验证据表明，ACR可引起神经毒性，表现为轴突退化、线粒体功能障碍和神经元凋亡。

资助

本研究得到了阿塔图尔克大学科学研究项目协调委员会的支持（项目编号：TYL-2024-15099）。感谢阿塔图尔克大学的支持。

伦理声明

本研究的设计、动物处理和报告遵循ARRIVE（动物研究：体内实验报告）指南及相关国家实验室动物护理法规。该研究方案已获得阿塔图尔克大学动物实验地方伦理委员会批准（HADYEK，决定编号：2024/85）。

作者贡献声明

本研究的设计和实施得到了所有作者的积极参与。材料准备、数据收集和分析工作由?FR、ST、ES、AT和AC完成。病理学研究由SY和MK负责。初稿和最终科学修订版均由ST、ES和AC共同完成。手稿经过多次修订和完善，所有作者都提供了宝贵意见。

作者贡献声明

Askarbek Tül?baev：撰写 – 审稿与编辑；撰写 – 初稿；概念构思。Cinar Ali：撰写 – 初稿；方法学；实验设计；数据管理。Samet Tekin：撰写 – 审稿与编辑；撰写 – 初稿；方法学；实验设计。Emin ?engül：撰写 – 审稿与编辑；撰写 – 初稿；数据管理；概念构思。Metin Kili?lio?lu：方法学；概念构思。?mer Faruk R?zvano?lu：方法学；实验设计。Serkan Y?ld?r?m：方法学。

利益冲突声明

作者声明与本文无关的任何个人或机构不存在利益冲突。