阿戈美拉汀对D-半乳糖诱导的海马衰老模型中的神经保护作用

《Toxicology Reports》：Neuroprotective effects of agomelatine in a D-galactose-induced hippocampal aging model

　　

低褪黑素水平是衰老和抑郁的共同特征，这两种情况均与海马变性导致的神经元损伤有关，并伴随包括负责生成新神经元的神经干细胞（NSCs）在内的多种海马细胞类型的存活率下降。新型抗抑郁药阿戈美拉汀（Ago）作为一种褪黑素（MT）受体激动剂，可能增强海马细胞的存活。雄性Wistar大鼠腹腔注射D-半乳糖（D-gal，100 mg/kg）14周以诱导衰老。在最后4周，分别给予Ago（40 mg/kg）或褪黑素（10 mg/kg）作为阳性对照。研究结果显示，D-gal诱导的海马衰老导致缺氧诱导因子1α（HIF-1α）表达增加，这与血管内皮生长因子（VEGF）水平升高一致。Ago或褪黑素治疗降低了HIF-1α和VEGF水平。此外，Ago和褪黑素治疗刺激了含有NSCs的海马组织中血管内皮生长因子受体2（VEGFR2）的磷酸化。这种激活与磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B（PI3K/AKT）生存通路的刺激以及脑源性神经营养因子（BDNF）产生的增加有关。NSC群体（巢蛋白阳性细胞）增加，未成熟神经元群体（双皮质素（DCX）和Tuj1阳性细胞）也随之增加。Ago和褪黑素治疗还增强了突触功能，表现为突触后密度蛋白95（PSD95）和突触素水平升高，这两者均与通过莫里斯水迷宫（MWM）测试测量的空间记忆相关。研究人员的发现表明，Ago通过增强由pVEGFR2增加介导的海马存活来改善衰老大鼠的记忆功能，这与PI3K/AKT信号通路相关。

这篇发表在《Toxicology Reports》的研究论文深入探讨了新型抗抑郁药物阿戈美拉汀（Agomelatine, Ago）在D-半乳糖（D-galactose, D-gal）诱导的大鼠海马衰老模型中的神经保护机制。随着人口老龄化，神经退行性疾病导致的海马损伤带来了巨大的社会经济挑战。衰老常伴随低褪黑素水平及海马神经元死亡，这与氧化应激和低氧诱导的微环境改变密切相关。尽管褪黑素（Melatonin, Mel）已被证实具有神经保护作用，但其受体激动剂阿戈美拉汀在衰老模型中对血管生成素（VEGF）/血管内皮生长因子受体2（VEGFR2）信号轴的具体调控机制尚不完全清楚。为此，研究人员构建了D-gal诱导的加速衰老大鼠模型，旨在阐明Ago是否通过调节HIF-1α/VEGF/pVEGFR2通路来促进海马细胞存活并改善认知功能。

为实现上述目标，研究人员采用了多项关键技术方法。实验选用48只雄性Wistar大鼠，通过腹腔注射D-gal建立衰老模型，并设立对照组、模型组、Ago治疗组和Mel治疗组。行为学评估采用莫里斯水迷宫（MWM）测试大鼠的空间记忆能力。分子生物学层面，利用蛋白质印迹法（Western blot）检测海马组织中HIF-1α、VEGF、pVEGFR2、pPI3K、pAKT、BDNF、巢蛋白（Nestin）、双皮质素（DCX）、Tuj1及NeuN等关键蛋白的表达水平。组织形态学分析则结合了免疫组织化学（IHC）染色观察pVEGFR2、Nestin、DCX阳性细胞的分布与数量，并利用甲酚紫（Cresyl violet）染色评估海马DG、CA1、CA3区域的神经元形态与数量。

研究结果显示，Ago治疗显著改变了衰老海马内的分子标志物表达。首先，Ago减弱了HIF-1α和VEGF的表达，同时增加了pVEGFR2水平。在D-gal诱导的衰老组中，HIF-1α和VEGF表达显著升高，而pVEGFR2降低；经Ago或Mel处理后，HIF-1α和VEGF水平下降，pVEGFR2在DG、CA3、CA1区域均显著增加。其次，Ago刺激了PI3K-AKT级联反应以促进BDNF分泌。D-gal组pPI3K和pAKT水平降低，而Ago治疗显著上调了这些磷酸化蛋白及下游pCREB和BDNF的表达。第三，Ago增强了海马细胞的存活。免疫组化和Western blot结果均表明，Ago或Mel治疗显著增加了Nestin（神经干细胞标记）、DCX和Tuj1（未成熟神经元标记）阳性细胞的数量。第四，Ago增加了海马神经元的数量。NeuN蛋白水平的提升及甲酚紫染色显示的神经元形态改善和数量增加，证实了Ago对成熟神经元的保护作用。最后，Ago增加了突触蛋白并改善了衰老大鼠的空间记忆。Ago治疗恢复了突触素（Synaptophysin）和PSD95的表达，并在MWM测试中显著缩短了逃避潜伏期，增加了目标象限停留时间。

讨论部分指出，D-gal诱导的衰老伴随着高水平的活性氧（ROS）和低氧状态，导致HIF-1α稳定并刺激VEGF产生，但这种VEGF的增加并未有效激活其受体VEGFR2。Ago和Mel的作用在于平衡VEGF与其受体VEGFR2之间的关系，通过上调pVEGFR2而非单纯依赖VEGF配体水平来激活下游信号。VEGFR2的磷酸化进而激活PI3K/AKT生存通路，促进抗凋亡因子Bcl-2和神经营养因子BDNF的合成，最终抑制细胞凋亡，维持神经干细胞和未成熟神经元的存活，并促进突触重塑。结论部分明确总结：阿戈美拉汀和褪黑素通过调节VEGF与VEGFR2之间的平衡，并与PI3K/AKT信号通路相关联，促进了未成熟和成熟神经元的存活，从而改善了D-半乳糖诱导的脑衰老模型中的认知障碍。