中老年 Wistar 大鼠长期摄入莱菔硫烷预防神经炎症、认知衰退和脑衰老的性别差异研究

【字体: 时间:2025年05月18日 来源:Biogerontology 4.4

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  为探究莱菔硫烷(SFN)对成年及老年雌雄 Wistar 大鼠神经系统衰老相关损伤的预防作用,研究人员评估了细胞因子、趋化因子、衰老细胞标志物及记忆参数。发现 SFN 可改善成年鼠炎症和衰老参数,且存在性别差异,为衰老相关神经疾病防治提供新思路。

  随着全球老龄化加剧,与年龄相关的神经退行性疾病如阿尔茨海默病、帕金森病等发病率显著上升,给社会和家庭带来沉重负担。衰老过程中,神经系统会经历形态和功能的改变,其中低度慢性炎症、氧化应激和细胞衰老被认为是关键调控因素。然而,目前针对这些机制的干预手段在不同性别个体中的效果差异尚不明确,且缺乏安全有效的预防性药物。莱菔硫烷(SFN)作为一种天然存在于十字花科蔬菜中的异硫氰酸酯,具有激活氧化还原反应和抑制炎症过程的潜力,可能通过调节衰老细胞分泌表型(SASP)中的促炎成分来延缓衰老相关神经损伤。为了明确 SFN 长期干预对不同年龄和性别的大鼠神经系统的保护作用及其机制,来自墨西哥国立自治大学、墨西哥大都会自治大学等机构的研究人员开展了相关研究。该研究成果发表在《Biogerontology》上,为揭示衰老过程中的性别差异及开发针对性的神经保护策略提供了重要依据。
研究人员选用 4 月龄(青年)、15 月龄(成年)和 21 月龄(老年)的雌雄 Wistar 大鼠作为实验对象,将其分为不同处理组,其中成年和老年组大鼠接受为期 3 个月的 SFN 皮下注射(0.5 mg/Kg,每周 5 天),对照组则给予相应的溶媒处理。研究中采用了多种关键技术方法:通过 ProcartaPlex? 多重免疫测定法检测大脑皮层和海马体中的 14 种细胞因子和 8 种趋化因子水平;运用蛋白质免疫印迹(Western blot)技术检测 γH2AX、GLB1、Lamin B1、p38、p21 等衰老细胞标志物的表达;利用 β- 半乳糖苷酶(SA-β-Gal)染色法计数衰老细胞;通过 Barnes 迷宫实验评估大鼠的空间记忆、学习能力和工作记忆;并采用因子分析和判别分析等多变量统计方法对数据进行降维和综合分析。

成年雌性大鼠炎症分子水平更高,SFN 治疗有效降低炎症


在大脑皮层和海马体中,成年雌性大鼠的多种促炎细胞因子(如 IFNγ、IL-1α、IL-1β、TNF-α、IL-6 等)和趋化因子水平显著高于同龄雄性大鼠及青年对照组,而 SFN 治疗能够将成年雌性大鼠升高的促炎分子水平恢复至青年水平,在成年雄性大鼠中也观察到类似的抗炎效果,但老年组无论雌雄,SFN 治疗后炎症分子水平均无显著变化。此外,成年雌性大鼠的抗炎细胞因子 IL-10 水平在 SFN 治疗后有所升高,而海马体中的 IL-10 水平在成年雌性大鼠衰老过程中下降,SFN 可阻止这一下降趋势。

SFN 减少成年大鼠脑内衰老细胞标志物和衰老细胞数量


衰老细胞标志物(γH2AX、GLB1、p21 等)的表达及 SA-β-Gal 阳性细胞数量随年龄增长而增加,成年雌雄大鼠在接受 SFN 治疗后,大脑皮层和海马体中的衰老标志物表达及衰老细胞数量均显著减少,接近青年组水平,表明 SFN 能够有效抑制成年大鼠的细胞衰老进程。然而,老年组大鼠经 SFN 治疗后,除雌性大鼠皮层中 GLB1 表达和衰老细胞数量略有变化外,其余衰老标志物和衰老细胞数量均无明显改善。

SFN 对记忆的保护作用存在性别和年龄依赖性


Barnes 迷宫实验结果显示,成年雌性大鼠的记忆能力随年龄增长下降更为显著,表现为寻找逃生隧道的潜伏期延长和错误次数增加。SFN 治疗可显著改善成年雄性大鼠的空间记忆和工作记忆,降低潜伏期和错误次数;成年雌性大鼠的学习记忆和工作记忆也因 SFN 治疗得到改善,但效果不如雄性明显。老年组大鼠无论雌雄,SFN 治疗后记忆能力均未出现显著提升。

因子分析揭示性别差异的潜在机制


通过因子分析发现,成年雌性大鼠的炎症反应(Cx PIR、Hc PIR)与认知损伤(CSI、MLI)密切相关,而成年雄性大鼠的衰老标志物(Cx SM、Hc SE)和损伤反应(Hc DR)更为突出。SFN 治疗可使成年雌雄大鼠的炎症和衰老相关因子得分向青年组靠近,但雄性大鼠的改善更为显著。老年组大鼠的因子得分显示其炎症和衰老过程难以通过 SFN 治疗逆转,且性别差异依然存在。

本研究系统揭示了 SFN 对中老年大鼠神经系统的保护作用及其性别差异。结果表明,SFN 能够有效减轻成年大鼠的神经炎症和细胞衰老,改善认知功能,且对雄性大鼠的保护效果更为显著,这可能与雌雄大鼠在炎症反应和氧化应激机制上的差异有关。然而,对于老年大鼠,SFN 的保护作用有限,提示神经保护干预应在衰老早期阶段进行。该研究不仅为 SFN 作为潜在的抗衰老药物提供了实验依据,也强调了性别因素在衰老研究和临床干预中的重要性,为开发个性化的神经退行性疾病预防策略奠定了基础。未来研究可进一步探讨 SFN 作用的性别差异机制,以及其与性激素水平变化的关联,为临床应用提供更精准的指导。

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