抗氧化和抗炎作用保护神经细胞
(一)抗氧化作用
1、清除自由基
神经细胞容易受到自由基的攻击,芹菜素具有强大的抗氧化能力,能够有效清除多种自由基。在神经细胞的生理环境中,会产生如超氧阴离子()、羟基自由基(・OH)和过氧化氢()等活性氧物质(ROS)。芹菜素的酚羟基结构可以提供氢原子,与这些自由基发生反应。
例如,在体外实验中,将芹菜素与含有自由基的细胞培养液共同孵育,发现芹菜素能够显著降低自由基的含量。通过电子自旋共振(ESR)技术检测可以发现,芹菜素对羟基自由基的清除效率较高,从而减少自由基对神经细胞的氧化损伤,如脂质过氧化、蛋白质氧化和 DNA 损伤等。
2、调节抗氧化酶系统
芹菜素还可以调节神经细胞内的抗氧化酶活性。它能够上调抗氧化酶如超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH - Px)和过氧化氢酶(CAT)的表达和活性。
SOD 可以将超氧阴离子转化为过氧化氢,然后 GSH - Px 和 CAT 再将过氧化氢分解为水和氧气。在神经细胞模型中,芹菜素处理后,这些抗氧化酶的活性增强,使得细胞内的氧化还原平衡得到更好的维持,为神经细胞提供了一个相对稳定的内环境,减轻氧化应激对神经细胞的损伤。
(二)抗炎作用
1、抑制炎症介质的产生
在神经炎症过程中,会产生多种炎症介质,如白细胞介素 - 1β(IL - 1β)、白细胞介素 - 6(IL - 6)、肿瘤坏死因子 - α(TNF - α)和前列腺素 E2(PGE2)等,这些炎症介质会对神经细胞造成损伤。芹菜素能够抑制炎症介质的产生。
其主要机制是通过抑制炎症相关信号通路,如核因子 - κB(NF - κB)信号通路。NF - κB 是一种关键的转录因子,在炎症反应中,它可以被激活并进入细胞核,启动炎症介质基因的转录。芹菜素可以阻止 NF - κB 的激活,从而减少炎症介质的合成,降低神经细胞周围的炎症反应。
2、抑制炎症细胞的活化和迁移
芹菜素还可以抑制炎症细胞(如小胶质细胞和星形胶质细胞)的活化和迁移。在神经炎症状态下,这些细胞会被激活并释放炎症介质,同时向炎症部位迁移,进一步加重炎症损伤。
芹菜素可以通过调节细胞表面的黏附分子(如细胞间黏附分子 - 1,ICAM - 1)的表达,减少炎症细胞与血管内皮细胞的黏附,从而阻止炎症细胞向神经组织的迁移。例如,在神经炎症动物模型中,芹菜素治疗后,炎症细胞在神经组织中的浸润明显减少,减轻了炎症对神经细胞的损伤。
芹菜素调节神经递质
(一)增加乙酰胆碱(ACh)含量
1、抑制乙酰胆碱酯酶(AChE)活性
ACh 是一种重要的神经递质,与学习、记忆等认知功能密切相关。在神经细胞中,AChE 可以水解 ACh,导致其含量降低。芹菜素能够抑制 AChE 的活性。
在体外实验中,将芹菜素与含有 AChE 的反应体系共同孵育,发现 AChE 的活性随着芹菜素浓度的增加而降低。通过分子对接技术研究发现,芹菜素可能与 AChE 的活性位点结合,从而抑制其酶活性,减少 ACh 的水解,提高神经细胞周围 ACh 的浓度。
2、调节胆碱能神经元功能
芹菜素还可能通过调节胆碱能神经元的功能来增加 ACh 的含量。它可以影响胆碱能神经元的神经传递和神经递质的合成。例如,芹菜素可能调节胆碱能神经元中的胆碱乙酰转移酶(ChAT)的活性,ChAT 是合成 ACh 的关键酶,通过提高 ChAT 的活性,可以促进 ACh 的合成,从而增加神经细胞周围 ACh 的含量,有助于改善认知功能。
(二)调节其他神经递质
调节多巴胺(DA)和 γ - 氨基丁酸(GABA)
芹菜素对多巴胺能神经元也可能有保护作用。在帕金森病等神经退行性疾病中,多巴胺能神经元受损,DA 含量降低。芹菜素可以通过抗氧化和抗炎作用,减轻对多巴胺能神经元的损伤,维持 DA 的正常水平。
同时,芹菜素对 GABA 能神经元也有一定的调节作用。GABA 是一种抑制性神经递质,芹菜素可能通过调节 GABA 受体的表达或功能,影响神经细胞的兴奋性,从而在神经调节中发挥作用。例如,在一些神经兴奋性疾病模型中,芹菜素可能通过增加 GABA 的作用,降低神经细胞的过度兴奋,起到神经保护作用。
对神经退行性疾病的作用
(一)阿尔茨海默病(AD)
1、减少淀粉样蛋白(Aβ)沉积
在 AD 患者的大脑中,Aβ 的异常沉积是主要的病理特征之一。芹菜素可以通过多种途径减少 Aβ 的沉积。一方面,它的抗氧化和抗炎作用可以减轻神经炎症,减少 Aβ 的产生;另一方面,芹菜素可能通过调节 Aβ 的代谢过程,如促进 Aβ 的清除或抑制其聚集。
例如,在 AD 动物模型中,芹菜素治疗后,大脑中的 Aβ 斑块数量减少,Aβ 的寡聚体水平也降低。同时,芹菜素可以改善 AD 动物的认知功能,如在迷宫实验中,动物的学习和记忆能力得到提高。
2、保护神经元免受 tau 蛋白过度磷酸化损伤
在 AD 中,tau 蛋白过度磷酸化会导致神经原纤维缠结,损害神经元的正常功能。芹菜素可以抑制 tau 蛋白激酶的活性,从而减少 tau 蛋白的过度磷酸化。
例如,在体外细胞实验中,芹菜素处理神经元细胞后,tau 蛋白的磷酸化水平明显降低,细胞内神经原纤维缠结的形成减少,保护了神经元的形态和功能。
(二)帕金森病(PD)
1、保护多巴胺能神经元
在 PD 中,多巴胺能神经元的退化是主要的病理变化。芹菜素的抗氧化和抗炎作用可以保护多巴胺能神经元免受氧化应激和炎症损伤。
在 PD 动物模型中,芹菜素可以减少黑质中多巴胺能神经元的丢失,维持多巴胺的正常水平。例如,通过免疫组化染色观察发现,芹菜素治疗后,黑质区域多巴胺能神经元的数量明显多于未治疗组,并且动物的运动功能障碍也得到一定程度的改善。
2、抑制神经毒素的作用
一些神经毒素(如 1 - 甲基 - 4 - 苯基 - 1,2,3,6 - 四氢吡啶,MPTP)可以诱导 PD 样症状。芹菜素可以抑制这些神经毒素对神经元的损伤。它可以通过调节细胞内的解毒酶系统,或者通过抗氧化和抗炎作用,减轻神经毒素引起的氧化应激和炎症反应,保护神经细胞免受神经毒素的侵害