大豆苷元抗神经炎症和氧化应激的活性与机理研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:coolzhaonan
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神经炎症和氧化应激被认为是阿尔兹海默病(Alzheimer’s disease,AD)和帕金森病(Parkinson’s disease,PD)发生发展的重要机制。脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)或淀粉样蛋白β(amyloidβ,Aβ)斑块通过与小胶质细胞Toll样受体4(toll-like receptor 4,TLR4)结合,促进小胶质细胞的激活。激活的小胶质细胞能够分泌大量的炎性因子和活性氧(reactive oxygen species,ROS),进一步加重脑内神经炎症。因而,抑制神经炎症和氧化应激可改善AD和PD的病理进展。网状蛋白4B(reticulon 4B,RTN4B)属于网状蛋白家族,参与调控TLR4和核转录因子κB(nuclear transcription factor-κB,NF-κB)通路。核因子NF-E2相关因子(nuclear factor erythroid 2-related factor 2,Nrf2)是内源性抗氧化系统的主要调节因子。抑制糖原合成酶激酶3β(glycogen synthase kinase 3β,GSK3β)的活性能够促进Nrf2的转录,发挥调节氧化应激的作用。大豆苷元(daidzein)是一种主要存在于大豆中的天然异黄酮类化合物,具有抗炎和抗氧化活性,但对其在AD和PD中的功能与机制的研究较少。1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶(1-Methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine,MPTP)能被B型单胺氧化酶(monoamine oxidase B,MAO-B)分解,进而激活小胶质细胞产生过多的ROS、促进氧化应激。基于此,在本论文中,我们主要研究大豆苷元是否能够通过RTN4B调控TLR4/NF-κB通路改善LPS诱导的AD样神经炎症;大豆苷元是否能够通过GSK3β调控Nrf2的核转移抑制MPTP诱导的PD样氧化应激。得到了如下研究结果。1、大豆苷元于细胞水平上抑制LPS诱导的炎症反应和氧化应激:首先,我们确定了大豆苷元能够抑制小胶质细胞(BV2细胞)和海马神经元细胞(HT-22细胞)的凋亡。大豆苷元在LPS处理的BV2细胞中降低了TLR4和RTN4B表达,抑制核因子κB抑制因子α(nuclear factorκB inhibitorα,IκBα)和NF-κB的磷酸化水平,进而减少炎性因子白介素1β(interleukin 1β,IL-1β)、IL-6和肿瘤坏死因子(tumor necrosis factorα,TNF-α)的表达和分泌。然而,在沉默BV2细胞中的RTN4B表达后,大豆苷元的上述抗炎作用被抑制了,表明大豆苷元的抗炎作用是通过抑制RTN4B完成的。大豆苷元除了能够抑制BV2细胞炎性因子的分泌外,还能明显降低LPS诱导的ROS水平。与此同时,大豆苷元还能促进Nrf2的核转移,从而上调抗氧化因子超氧化物歧化酶1(superoxide dismutase 1,SOD1)和SOD2表达。此外,当敲低BV2细胞中的GSK3β时,大豆苷元无法发挥调控Nrf2、SOD1和SOD2表达的作用,表明大豆苷元的抗氧化应激作用与抑制GSK3β的活性密切相关。2、大豆苷元通过RTN4B,调控由LPS诱导的AD样神经炎症模型小鼠大脑中的TLR4/NF-κB通路:我们的结果表明腹腔注射LPS引起的小鼠认知障碍能够被大豆苷元所缓解。另外,大豆苷元抑制LPS诱导的小胶质细胞激活、Aβ产生、TLR4、IκBα和NF-κB的表达以及炎性因子IL-1β、IL-6和TNF-α的分泌。而当我们采用髓系特异性RTN4敲除小鼠腹腔注射LPS,并给予大豆苷元处理时,发现与野生型小鼠相比,大豆苷元对小鼠认知能力的改善作用及对TLR4/NF-κB的调控作用均无效果。3、大豆苷元通过GSK3β/Nrf2通路改善MPTP诱导的氧化应激:在体内研究中,我们发现大豆苷元能够改善由MPTP诱导的行为障碍,抑制MAO-B和α-突触核蛋白(α-synuclein,SCNA)的表达,并显著促进酪氨酸羟化酶(tyrosine hydroxylase,TH)的表达。分子机制研究发现,大豆苷元能够通过抑制GSK3β的活性调控Nrf2-SOD1/2抗氧化通路。综上所述,我们的研究结果显示大豆苷元可通过抑制RTN4B来拮抗TLR4/NF-κB炎症信号通路、改善AD样神经炎症;通过抑制GSK3β的活性激活Nrf2-SOD1/2抗氧化信号通路、缓解PD样氧化应激。本论文揭示了大豆苷元在AD和PD病理中的抗神经炎症和氧化应激的作用机制,为研究和开发治疗或预防AD和PD的功能性食品或药物提供参考。
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