来自Phellinus linteus的3,4-二羟基苯甲酰丙酮能够抑制胶质细胞的活化,减轻氧化应激和炎症,并在类似缺血-再灌注的损伤中保护视网膜功能
《Evolving Earth》:3,4-Dihydroxybenzalacetone from
Phellinus linteus reduces glial activation, mitigates oxidative stress and inflammation, and preserves retinal function in ischemia–reperfusion-like injury
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时间:2025年11月21日
来源:Evolving Earth
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视网膜缺血再灌注损伤通过激活微胶质细胞和Müller胶质细胞释放炎症因子及氧化应激产物导致神经退行性变,DBA通过抑制NFκB/STAT3信号轴、激活NRF2/HO-1通路减少ROS和炎症因子生成,保护视网膜电生理功能并降低胶质细胞活化标志物表达。
研究团队由来自台湾台北医学大学医学院的科学家组成,包括Liang-Huan Wu、Yueh-Hsiung Kuo、Fan-Li Lin、Ida Fitriana、Chih-Hao Yang、Yan-Cheng Shen、Yi-Chien Liu、Cheng-Yan Jiang、Jing-Lun Yen、Yen-Mei Lee、Yu-Wen Cheng以及George Hsiao。这些研究人员来自医学药理学部门,致力于探索药物对视网膜缺血再灌注(I/R)损伤的治疗潜力。研究的主要目标是评估一种名为3,4-二羟基苯并乙酮(DBA)的化合物是否能够有效保护视网膜免受I/R损伤的影响。
视网膜I/R损伤是急性青光眼等疾病中的关键病理特征,它会导致氧化应激、炎症反应以及视网膜胶质细胞的激活,最终引发视网膜退化和神经元功能障碍。这种损伤的形成通常涉及血液流动的突然中断,随后血液重新流入视网膜。在缺血阶段,细胞缺乏氧气和必需营养,导致细胞应激。而在再灌注阶段,细胞可能因过量的活性氧(ROS)和炎症反应而进一步受损。因此,开发针对I/R损伤的神经保护和抗炎治疗策略显得尤为重要。
在研究中,DBA被用于评估其在不同模型中的治疗效果。首先,研究人员在LPS(脂多糖)刺激的BV-2小胶质细胞中测试了DBA的作用。LPS是一种常见的细菌成分,能够激活小胶质细胞,从而引发炎症反应。实验结果显示,DBA能够有效抑制小胶质细胞的氧化和炎症反应,具体表现为减少ROS、NO(一氧化氮)、IL-6(白细胞介素-6)、iNOS(诱导型一氧化氮合酶)和COX-2(环氧化酶-2)的水平。这表明DBA在小胶质细胞中具有显著的抗炎和抗氧化作用。
随后,研究人员在TNFα(肿瘤坏死因子-α)或tBHP(叔丁基过氧化氢)处理的rMC-1 Müller胶质细胞中测试了DBA的效果。Müller胶质细胞是视网膜中的主要胶质细胞,它们在维持视网膜结构和功能方面发挥着关键作用。在受到损伤或应激时,Müller胶质细胞会经历反应性胶质增生,这一过程通常伴随着细胞肿胀和基因表达的改变。反应性胶质增生会促进炎症因子的释放,如MMP-9(基质金属蛋白酶-9)和MCP-1(单核细胞趋化蛋白-1,也称为CCL2),从而加剧组织损伤和神经退化。研究发现,DBA在氧化应激条件下能够激活NRF2/HO-1(核因子E2相关因子2/血红素加氧酶-1)通路,有助于减少MMP-9和MCP-1的上调。这表明DBA在Müller胶质细胞中也具有显著的抗炎和抗氧化作用。
进一步的信号传导分析显示,DBA能够抑制p65和STAT3(信号转导与转录激活因子3)的磷酸化,这两种蛋白在小胶质细胞和Müller胶质细胞的炎症反应中起着重要作用。此外,在Müller胶质细胞中,DBA还表现出对ERK(细胞外信号调节激酶)的抑制作用。这说明DBA在调节胶质细胞反应性方面具有多靶点的作用机制,能够影响多个信号通路,从而发挥更全面的保护作用。
在体内实验中,研究人员使用了视网膜I/R损伤的鼠模型来进一步验证DBA的治疗效果。实验结果显示,DBA能够维持视网膜的电生理活动,具体表现为保持a波和b波的正常反应。a波和b波是视网膜电图(ERG)中的两个主要波形,分别反映了视网膜外层和内层的光感受器及神经元活动。此外,DBA还能够减少视网膜中MMP-9、GFAP(胶质纤维酸性蛋白)和CD68(一种与巨噬细胞相关的标志物)的表达。这些结果进一步支持了DBA在体内具有显著的抗炎和抗氧化作用,并能够有效保护视网膜免受I/R损伤的影响。
综合来看,这项研究揭示了DBA在视网膜I/R损伤中的潜在治疗价值。DBA通过调节多个与胶质细胞相关的信号通路,如NRF2/HO-1通路、MAPK(丝裂原活化蛋白激酶)通路和AKT(蛋白激酶B)通路,能够有效抑制小胶质细胞和Müller胶质细胞的激活,减少炎症因子的释放,并增强抗氧化应激反应。这些作用机制不仅有助于减轻视网膜损伤,还能够恢复视网膜中间层和外层细胞的功能,从而对视网膜神经退行性疾病提供潜在的治疗策略。
研究团队还指出,DBA来源于一种名为Phellinus linteus(桑黄)的药用真菌,这种真菌被广泛研究其多种药理活性。此前的研究已经表明,DBA在LPS诱导的急性肺损伤模型中具有显著的抗炎作用,能够通过抑制MMP-2和MMP-9的活性来减少炎症反应。此外,在SH-SY5Y神经母细胞瘤细胞中,DBA还被发现能够调节氧化应激反应和细胞外囊泡介导的信号传导,其作用方式依赖于具体环境。这些发现进一步支持了DBA在多种细胞类型中的广泛抗炎和抗氧化潜力。
研究团队在研究中还特别强调了视网膜I/R损伤的复杂性。由于视网膜的特殊结构和功能,I/R损伤不仅影响细胞层面,还可能引发分子层面的广泛变化。例如,缺血状态下,细胞可能会因缺乏氧气和营养而发生应激反应,而在再灌注阶段,细胞可能会因过量的ROS和炎症因子而进一步受损。这种双重效应使得I/R损伤的治疗变得更加复杂,需要同时考虑抗氧化和抗炎策略。
此外,研究还指出,Müller胶质细胞和小胶质细胞在I/R损伤中存在复杂的相互作用。当视网膜受到损伤时,小胶质细胞会被激活,并释放TNFα、IL-6等炎症因子,这些因子可能进一步激活Müller胶质细胞,导致炎症反应的持续和加重。因此,针对这两种胶质细胞的联合调控可能是治疗I/R损伤的关键策略之一。DBA通过抑制小胶质细胞的激活和Müller胶质细胞的反应性,能够有效阻断这种炎症反应的恶性循环,从而对视网膜提供更全面的保护。
研究团队还提到,视网膜I/R损伤与多种疾病相关,如糖尿病视网膜病变、视网膜静脉阻塞和急性青光眼。这些疾病都涉及血液流动的短暂中断,随后血液重新流入视网膜,从而引发炎症和氧化应激反应。因此,针对这些疾病的治疗策略需要综合考虑抗氧化和抗炎作用,同时还要关注胶质细胞的反应性。DBA作为一种多靶点的治疗化合物,其作用机制涵盖了多个信号通路,使其在治疗视网膜I/R损伤方面具有广阔的应用前景。
研究中使用的实验方法包括体外实验和体内实验。体外实验主要通过培养BV-2小胶质细胞和rMC-1 Müller胶质细胞,并使用LPS、TNFα和tBHP等刺激物来模拟I/R损伤的环境。体内实验则使用了视网膜I/R损伤的鼠模型,以评估DBA在整体视网膜中的保护效果。实验结果显示,DBA不仅在体外表现出显著的抗炎和抗氧化作用,还在体内能够有效维持视网膜的电生理活动,并减少炎症因子的表达。这些结果进一步支持了DBA在治疗视网膜I/R损伤中的潜力。
研究团队还提到,DBA的作用机制涉及多个关键信号通路。例如,在小胶质细胞中,DBA能够通过抑制TLR4(Toll样受体4)下游的信号传导,如NFκB(核因子κB)和ROS的产生,来减少炎症反应。在Müller胶质细胞中,DBA则通过激活NRF2/HO-1通路,增强细胞的抗氧化能力,从而减轻氧化应激反应。此外,DBA还能够通过抑制MAPK和AKT通路,减少炎症因子的释放,这表明其作用机制具有高度的多样性。
研究团队在讨论部分还指出,DBA的作用不仅限于单一的细胞类型,而是能够影响整个视网膜的病理过程。例如,DBA通过抑制小胶质细胞和Müller胶质细胞的激活,能够减少炎症因子的释放,并维持视网膜的结构和功能。这种多靶点的作用机制使得DBA在治疗视网膜I/R损伤方面具有显著的优势,能够同时针对多个病理环节进行干预。
此外,研究团队还提到,DBA的使用可能对视网膜神经退行性疾病提供新的治疗思路。由于I/R损伤与多种神经退行性疾病密切相关,如糖尿病视网膜病变和青光眼,因此开发能够有效缓解这些疾病症状的药物具有重要意义。DBA通过调节多个信号通路,能够有效抑制炎症反应和氧化应激,从而对视网膜神经元提供保护。这种作用机制可能为治疗视网膜神经退行性疾病提供新的药物靶点。
研究团队在结论部分总结了DBA在治疗视网膜I/R损伤中的作用。他们指出,DBA能够通过调节胶质细胞的反应性和红ox信号传导,有效减轻I/R损伤对视网膜的影响。具体而言,DBA能够抑制小胶质细胞和Müller胶质细胞的激活,减少炎症因子的释放,并增强NRF2驱动的抗氧化反应。这些作用不仅有助于恢复视网膜中间层和外层细胞的功能,还能够维持视网膜的整体健康状态。
研究团队还提到,虽然DBA在治疗视网膜I/R损伤方面表现出良好的效果,但其作用仍然存在一定的局限性。例如,在某些情况下,DBA可能无法完全阻止炎症反应的激活,或者在某些个体中可能表现出不同的反应。因此,未来的研究需要进一步探讨DBA的作用机制,以及其在不同病理条件下的适用性。此外,还需要评估DBA在临床中的应用前景,以确定其是否能够转化为有效的治疗手段。
研究团队在作者贡献声明中提到,George Hsiao在撰写和编辑、监督、项目管理、资金获取和概念设计方面做出了重要贡献。Yen-Mei Lee和Yu-Wen Cheng在撰写和编辑、监督和资源获取方面也发挥了关键作用。Liang-Huan Wu在撰写原始稿件、可视化、研究、数据分析、数据管理和概念设计方面做出了主要贡献。Ida Fitriana和Chih-Hao Yang则在撰写和编辑以及研究方面提供了支持。Yueh-Hsiung Kuo在该研究中也发挥了重要作用。
研究团队还声明,他们没有与本研究相关的利益冲突。此外,他们提到研究数据将在需要时提供。这些声明表明研究团队在进行研究时保持了高度的透明度和科学性,确保了研究结果的可信度和客观性。
综上所述,这项研究为DBA在治疗视网膜I/R损伤中的作用提供了重要的科学依据。DBA通过调节多个与胶质细胞相关的信号通路,能够有效抑制炎症反应和氧化应激,从而对视网膜提供保护。这些发现不仅有助于理解视网膜I/R损伤的病理机制,还可能为开发新的治疗策略提供参考。未来的研究可以进一步探索DBA的作用机制,以及其在不同疾病模型中的应用前景,以确定其是否能够转化为有效的临床治疗手段。
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