防风通过激活PI3K/AKT通路减轻亚砷酸钠诱导的神经损伤机制研究

　　本研究针对砷暴露所致神经损伤缺乏安全有效治疗手段的临床难题，通过网络药理学与实验验证相结合，首次揭示传统中药防风（Saposhnikovia divaricata）通过激活PI3K/AKT信号通路，显著抑制NaAsO2诱导的HT22细胞氧化应激和凋亡，为砷神经毒性防治提供了新型植物药治疗策略，具有重要转化价值。

　　

砷作为一种广泛存在于自然环境中的类金属元素，可通过血脑屏障在大脑中大量蓄积，引发线粒体膜不稳定和能量耗竭，进而产生强烈的神经毒性作用。长期暴露于高浓度砷化合物可能导致周围神经损伤，以及人类和动物认知行为方面的发育障碍。当前临床常用的砷解毒剂二巯基丙磺酸钠（DMPS）虽具有显著解毒效果，但伴随恶心、心动过速、眩晕等不良反应，甚至可能引发皮疹、寒战、发热及过敏性休克等严重反应，促使科研人员寻找更安全、健康的替代方案。

防风作为一种传统中药，在抗炎、免疫调节和抗病毒方面具有显著特性，临床上已应用于砷中毒引起的肝损伤和心脏损伤的管理。然而，关于防风对砷诱导神经元损伤的保护作用，文献中尚未见报道。

在这项发表于《Scientific Reports》的研究中，研究人员采用网络药理学与实验验证相结合的策略，深入探讨了防风对抗亚砷酸钠（NaAsO₂）诱导神经损伤的分子机制。通过网络药理学分析筛选出防风的有效成分及其作用靶点，结合神经损伤和砷毒性相关基因数据库，构建了成分-靶点-疾病网络。研究团队运用蛋白互作分析、GO和KEGG富集分析等技术手段，预测出PI3K/AKT信号通路可能是防风发挥作用的关键途径。

在实验验证阶段，研究人员通过CCK8法检测细胞活力，流式细胞术分析细胞凋亡和活性氧水平，Western blot和RT-qPCR检测相关蛋白和基因表达，以及细胞热位移分析（CETSA）验证药物-靶点相互作用等关键技术方法，系统评估了防风对NaAsO₂诱导的HT22小鼠海马神经元细胞损伤的保护作用。

防风逆转NaAsO₂诱导的形态学变化和细胞活力

研究结果显示，NaAsO₂以浓度依赖性方式降低HT22细胞活力，抑制细胞增殖。12.5μM NaAsO₂处理24小时是最佳干预条件，而400μg/mL防风能最显著逆转NaAsO₂对HT22细胞的损伤。形态学观察发现，与对照组相比，NaAsO₂处理组HT22细胞数量减少，死细胞数量增加，透明度增加，细胞形态变圆，神经突触显著缩短。而NaAsO₂+防风处理组的细胞形态明显改善，表明防风对NaAsO₂诱导的HT22细胞形态损伤具有一定保护作用。

防风逆转NaAsO₂诱导的氧化应激

通过流式细胞术和ELISA法检测HT22细胞中活性氧（ROS）和谷胱甘肽（GSH）合成水平，研究发现与对照组相比，NaAsO₂组ROS含量从100±55.97%显著增加至421.99±75.12%，而NaAsO₂+防风组ROS含量下降至166.46±89.49%。同时，NaAsO₂处理组GSH合成大幅降低，而防风干预后GSH合成显著增加。这些结果表明防风能够逆转NaAsO₂诱导的HT22细胞氧化应激。

防风下调NaAsO₂诱导的细胞凋亡

研究发现，与对照组相比，NaAsO₂组细胞凋亡率从1.83±0.41%显著增加至18.65±1.29%，而NaAsO₂+防风组凋亡率下降至7.53±1.03%。在蛋白和基因表达水平上，NaAsO₂处理降低了抗凋亡蛋白Bcl2的表达，同时增加了促凋亡蛋白Bax、Caspase8、Caspase3和Cleaved-caspase3的表达。防风干预则逆转了这些变化，提高了Bcl2水平，降低了Bax、Caspase8、Caspase3和Cleaved-caspase3的表达。

PI3K/AKT通路可能是防风的關鍵靶点

通过分子对接技术分析防风活性成分与AKT1蛋白的结合模式，发现AKT1能与防风的多种活性成分结合，形成稳定的结合构象。细胞热位移实验（CETSA）显示，与NaAsO₂处理相比，防风处理增加了PI3K和AKT的稳定性，表明PI3K/AKT通路可能是防风作用的关键靶点。

防风激活被NaAsO₂抑制的PI3K/AKT通路

研究最后证实，与对照组相比，NaAsO₂组p-PI3K/PI3K和p-AKT/AKT比值以及Nrf2蛋白表达均降低。而NaAsO₂+防风组则提高了p-PI3K/PI3K和p-AKT/AKT比值以及Nrf2蛋白表达水平。这表明防风能够激活被NaAsO₂抑制的PI3K/AKT信号通路。

研究结论表明，防风通过多成分、多靶点、多途径的方式对NaAsO₂诱导的神经毒性提供保护。这些效应与防风的抗氧化和抗凋亡特性相关，可能是通过激活PI3K/AKT信号通路实现的。网络药理学揭示防风对NaAsO₂诱导神经毒性的作用与细胞凋亡和PI3K/AKT通路密切相关。实验结果表明防风通过抗氧化、抗炎和抗凋活性发挥治疗作用，这可能与激活PI3K/AKT通路有关。因此，防风可作为一种新型治疗方式用于预防NaAsO₂相关的神经损伤。

这项研究的重要意义在于首次系统阐明了防风对抗砷神经毒性的分子机制，为传统中药的现代化应用提供了科学依据。研究发现防风通过激活PI3K/AKT/Nrf2信号轴，增强抗氧化防御能力，抑制线粒体依赖性凋亡通路，从而保护神经元免受砷毒性损伤。这不仅为砷中毒防治提供了新的候选药物，也为理解多成分中药的作用机制提供了研究范式，具有重要的理论价值和临床转化前景。