1,8-桉叶素(CIN)通过调控钾通道(Kv)抑制小鼠背根神经节神经元兴奋性的电生理与分子对接研究

本研究针对1,8-桉叶素(CIN)调控神经元兴奋性的分子机制，通过全细胞膜片钳技术记录DRG神经元钾电流(IK+)，结合分子对接模拟，发现CIN可浓度依赖性抑制Kv2.1/Kv3.4通道(ΔG=-4.7/-2.0 kcal·mol-1)，改变动作电位参数但不影响静息膜电位，为开发新型神经调节剂提供理论依据。

　　

在传统医学中广泛应用的1,8-桉叶素(CIN)因其显著的神经抑制作用备受关注，但其具体作用靶点尚未完全阐明。虽然前期研究证实其对电压门控钠(Na⁺)和钙(Ca²⁺)通道的调控作用，但作为神经元兴奋性关键调控元件的钾通道(K_v)是否参与其中仍存疑问。这一科学问题的解答，对于揭示天然产物神经调节作用的分子机制具有重要价值。

为系统探究CIN的神经药理学机制，巴西塞阿拉州立大学生物医学科学研究所的研究团队采用电生理与计算生物学相结合的策略，以小鼠背根神经节(DRG)神经元为模型，通过全细胞膜片钳技术记录钾电流(I_K+)，同时运用AutoDock Vina、LigPlot⁺等软件进行分子对接模拟。研究特别关注3.0-6.0 mM浓度区间（相当于大鼠口服LD₅₀的1/10有效剂量）的生物效应，并分析动作电位(AP)参数变化以评估神经元兴奋性改变。

在技术方法层面，研究主要涉及：全细胞膜片钳记录（电压钳模式测I_K+，电流钳模式测AP）、分子对接（K_v2.1/K_v3.4通道蛋白结构处理与结合能计算）、以及瑞士小鼠DRG神经元原代培养体系。实验严格遵循动物伦理规范（协议号10312811/2022），样本量达40个细胞，电容值18.1±1.5 pF，串联电阻6.1±0.5 MΩ。

研究结果部分揭示多项重要发现：

1. 浓度依赖性阻滞：3mM CIN使持续I_K+的G/G_max曲线左移15 mV，峰值I_K+无显著位移，提示对通道激活动力学的选择性调控。
2. 分子相互作用：CIN与K_v2.1结合能(-4.7 kcal·mol^-1)显著强于K_v3.4(-2.0 kcal·mol^-1)，证实其与特定钾通道亚型的亲和力差异。
3. 兴奋性调控：3mM CIN使25%神经元完全阻断AP，其余75%表现为AP振幅降低、最大上升斜率减缓等参数改变，但静息膜电位保持稳定。

讨论部分强调，CIN通过直接作用于K_v通道产生神经抑制作用，这种效应与先前在颈上神经节(SCG)中观察到的去极化作用形成鲜明对比，表明其作用机制具有组织特异性。研究首次证实CIN可改变K_v通道门控特性而不影响静息电位，为解释其临床应用的镇痛效果提供了分子层面证据。

该研究的创新性在于：建立CIN-K_v通道相互作用的定量能量模型；揭示天然单萜类物质调控神经元兴奋性的新靶点；为开发基于天然产物的神经调节药物提供理论支撑。未来研究可进一步探索CIN对不同K_v亚型的选择性及其在疼痛信号传导中的精确调控机制。论文发表于《Biochemical and Biophysical Research Communications》，虽未获外部资助，但得到巴西索布拉尔市阿卡拉乌河谷州立大学的技术支持。