单铵甘草酸通过NRF2/NQO1轴改善脊髓损伤后由线粒体功能障碍介导的氧化应激和神经炎症

《Redox Report》：Monoammonium glycyrrhizinate ameliorates mitochondrial dysfunction-mediated oxidative stress and neuroinflammation via the NRF2/NQO1 axis after spinal cord injury

脊髓损伤后微胶质细胞线粒体功能障碍通过KEAP1/NRF2/NQO1通路加剧神经炎症和氧化应激，单铵 Gaussian 铬酸（MAG）通过激活该通路抑制炎症因子释放、恢复线粒体功能并促进运动功能恢复。

　　脊髓损伤（SCI）是中枢神经系统中一种严重的病理损伤，通常会导致不可逆的神经功能障碍，包括感觉和运动功能的丧失。这种损伤的病理机制复杂，涉及多个阶段和因素，其中线粒体功能障碍和神经炎症是关键的病理过程。线粒体作为细胞的能量工厂，其功能受损会导致细胞代谢异常、氧化应激增加以及神经元死亡，进一步加剧神经功能的退化。同时，神经炎症反应在SCI的次级损伤阶段尤为显著，激活的微胶质细胞释放大量促炎因子，如IL-1β、TNF-α和IL-6，以及氧化应激相关的物质，如线粒体活性氧（mtROS），形成一个恶性循环，导致更严重的神经损伤。

本研究聚焦于单铵甘草酸（MAG）在SCI中的作用，这是一种从甘草根中提取的活性化合物，已知具有抗炎和抗氧化特性。然而，MAG对微胶质细胞线粒体功能的影响尚未被系统研究。通过结合体外和体内实验，我们发现MAG能够有效减轻SCI引发的神经炎症，减少神经组织损伤和髓鞘脱失，提高神经元存活率，并促进功能恢复。这表明MAG在神经保护方面具有重要的潜力。

在研究方法上，我们采用了多种技术手段，包括组织病理学分析、行为学评估、RNA测序、分子对接、定量PCR、Western blot和免疫荧光等。通过这些手段，我们验证了MAG对微胶质细胞线粒体功能的调节作用，发现其能够激活KEAP1/NRF2信号通路，促进NRF2的核转位和下游抗氧化基因NQO1的表达。这一机制有助于缓解氧化应激和线粒体功能障碍，从而改善神经炎症状态。此外，我们还通过Western blot和免疫荧光技术观察到，MAG能够显著降低iNOS和COX-2的表达，这两种酶在炎症反应中起着重要作用，它们的抑制有助于减少NO和前列腺素的生成，从而减轻神经毒性。

在行为学评估方面，我们使用了Basso Mouse Scale（BMS）评分、后肢反射评分和足迹分析等方法，评估SCI小鼠的运动功能恢复情况。结果显示，MAG治疗组的小鼠在第21天和第28天的BMS评分显著高于对照组，表明其在促进运动功能恢复方面具有明显效果。同时，足迹分析显示，MAG能够改善小鼠的步态，减少后肢拖曳现象，提高步幅长度。这些结果进一步支持了MAG在SCI治疗中的应用价值。

在组织病理学分析中，我们通过HE、Nissl和LFB染色观察到，MAG治疗组的脊髓组织损伤程度显著低于对照组。具体表现为损伤区域面积减少、神经元存活率提高以及髓鞘脱失情况改善。这些变化表明MAG能够有效保护神经组织结构，减少损伤范围，促进神经修复。

进一步的分子机制研究显示，MAG通过直接激活NRF2，促进其从KEAP1中解离，并进入细胞核，从而启动NQO1的表达。NQO1作为一种重要的抗氧化酶，能够中和细胞内的活性氧，维持细胞的氧化还原平衡。通过分子对接技术，我们发现MAG与NRF2的结合具有较高的亲和力，这为后续的功能性研究提供了结构基础。同时，我们通过Western blot技术验证了KEAP1和NRF2蛋白表达的变化，发现MAG能够显著提高NRF2的表达，降低KEAP1的水平，从而增强NRF2的活性。

在体外实验中，我们使用LPS刺激BV-2微胶质细胞，模拟SCI后的炎症环境。结果表明，MAG能够有效抑制LPS诱导的炎症因子和氧化应激的产生，说明其具有良好的抗炎和抗氧化效果。同时，通过检测线粒体膜电位（ΔΨm）和线粒体ROS水平，我们发现MAG能够显著恢复线粒体功能，减少ROS的积累，维持ΔΨm的稳定。这些结果表明，MAG不仅能够调节炎症反应，还能直接改善线粒体功能，为SCI的治疗提供了新的思路。

在进一步的功能验证中，我们引入了NRF2特异性抑制剂ML385，以探讨NRF2在MAG抗炎和抗氧化作用中的关键作用。结果表明，ML385的使用显著削弱了MAG对LPS诱导的炎症因子和ROS的抑制效果，说明MAG的保护作用在很大程度上依赖于NRF2信号通路的激活。这一发现不仅加深了我们对MAG作用机制的理解，也为未来开发基于NRF2通路的治疗策略提供了理论依据。

本研究的结果表明，MAG能够通过激活KEAP1/NRF2/NQO1轴，有效缓解微胶质细胞的线粒体功能障碍和神经炎症，从而促进神经功能的恢复。与现有的治疗药物如甲基泼尼松龙（MP）相比，MAG在不引起显著副作用的情况下，能够实现相似的治疗效果。MP虽然在临床中被广泛用于抑制炎症反应，但其高剂量和短期使用会导致多种不良反应，如高血糖、感染风险增加、胃肠道出血和免疫抑制等。此外，MP难以穿透血脊髓屏障（BSCB），导致其在损伤部位的浓度不足，影响治疗效果。而MAG作为一种小分子化合物，能够有效穿过BSCB，实现对线粒体功能和炎症反应的靶向干预。

在讨论部分，我们进一步分析了MAG的潜在应用价值。尽管本研究初步证实了MAG在SCI中的治疗效果，但仍有一些问题需要深入探讨。例如，MAG与NRF2之间的具体分子机制尚未完全阐明，未来需要结合更多实验方法来全面解析这一过程。此外，MAG的长期治疗效果和安全性也需要进一步研究，特别是在高剂量和长期使用的情况下，是否存在潜在的毒副作用。因此，建议进行更系统的药代动力学和代谢分析，以优化剂量和治疗方案，推动其临床转化。

总体而言，本研究为MAG在SCI治疗中的应用提供了坚实的实验基础。通过激活NRF2信号通路，MAG能够有效抑制微胶质细胞的过度激活，减少炎症因子和氧化应激的产生，从而保护神经组织并促进功能恢复。这一发现不仅拓宽了我们对MAG作用机制的认识，也为开发新的神经保护策略提供了重要的理论支持和实验依据。未来的研究可以进一步探索MAG在其他神经系统疾病中的应用潜力，以及其与其他治疗手段的协同作用，以期实现更全面的神经修复和再生。