背景


肌萎缩侧索硬化症（ALS）是一种致命的神经退行性疾病，以运动神经元进行性丢失为特征，患者平均生存期仅 3-5 年，目前尚无治愈手段。C9orf72 六核苷酸重复扩增是家族性和散发性 ALS 最常见的遗传病因，其产生的毒性二肽重复蛋白多聚甘氨酸 - 精氨酸（poly-GR）会导致线粒体功能障碍、氧化应激和神经元死亡，是疾病进展的核心驱动因素。尽管金丝桃苷作为一种天然黄酮类化合物已被证实具有抗氧化和神经保护作用，但其在 C9orf72 相关 ALS 中的治疗价值此前尚未明确。
图：论文首页

方法和结果
中国医药大学研究团队近日在Chinese Medicine发表研究，通过细胞与动物模型联合验证，首次揭示金丝桃苷可通过调控线粒体动态平衡和 Nrf2 抗氧化通路，有效缓解 poly-GR 介导的神经毒性。研究采用 NSC34 运动神经元样细胞构建体外模型，转染表达 EGFP-GR50 后发现，poly-GR 会显著诱导线粒体碎片化，表现为线粒体长度缩短、膜电位下降，同时伴随线粒体分裂蛋白 Drp1 表达上调、融合蛋白 Opa1 表达下调。此外，poly-GR 还会抑制 Nrf2 核转位，下调其下游抗氧化蛋白 HO-1 和 GPx4 的表达，导致细胞内活性氧（ROS）大量蓄积，最终通过激活 caspase-3 凋亡通路引发神经元死亡。
图片
 图：机制概述
研究人员通过药物干预实验发现，12.5μM 和 25μM 浓度的金丝桃苷可显著逆转上述病理改变。金丝桃苷能重新平衡 Drp1/Opa1 表达比例，恢复线粒体形态与膜电位，其效果与选择性 Drp1 抑制剂 P110 相当。同时，金丝桃苷可促进 Nrf2 向细胞核转位，上调 HO-1 和 GPx4 的表达，显著降低细胞内 ROS 水平。在凋亡调控方面，金丝桃苷能减少 cleaved caspase-3 的生成，纠正促凋亡蛋白 Bax 与抗凋亡蛋白 Bcl-2 的比值，使细胞在基础状态和 H₂O₂诱导的氧化应激下的存活率均显著提升。分子对接分析进一步显示，金丝桃苷与 Nrf2 和 Drp1 具有良好的结合亲和力，为其多靶点作用提供了结构基础。

基于细胞层面的显著保护效应，研究团队进一步构建了 AAV9 介导的新生小鼠 poly-GR 毒性模型，通过侧脑室注射 AAV9-EGFP-GR50 实现神经元特异性表达。自出生后第 16 天起，模型小鼠接受腹腔注射 10mg/kg 金丝桃苷，每周 3 次，共给药 5 次。结果显示，金丝桃苷治疗可使模型小鼠 50% 死亡率降低 7.4%，生存期得到适度延长；同时显著增加大脑半球长度，减轻脑萎缩程度，皮质 NeuN 阳性神经元数量较对照组明显回升。值得注意的是，该模型以神经元内在毒性为主，未观察到明显的胶质细胞激活，提示金丝桃苷的神经保护作用主要通过神经元自主机制实现。

小结

总之，金丝桃苷展现出多靶点协同治疗的优势，可同时作用于线粒体功能障碍、氧化应激和细胞凋亡三条核心致病通路。研究团队指出，尽管本研究使用的快速进展模型限制了运动功能评估，但生存期延长和神经元保护的结果已充分证明金丝桃苷的治疗潜力。未来可进一步探索鼻内给药或外体递送等方式提高金丝桃苷的脑内生物利用度，并在患者来源的 iPSC 模型和慢进展疾病模型中验证其疗效，为 C9orf72 相关 ALS 的临床转化奠定基础。


作者｜梅斯医学
编辑 | 逅思
授权转载、投稿等请联络梅斯医学管理员