4,4′- 二甲氧基查尔酮(DMC):创伤性脑损伤(TBI)治疗的新希望

时间:2025年4月23日
来源:Inflammation

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创伤性脑损伤(TBI)危害大且治疗手段有限。研究人员探究 4,4′- 二甲氧基查尔酮(DMC)对 TBI 的作用。结果发现 DMC 可改善神经运动功能、减轻炎症和神经元损伤,或通过 TREM2/PI3K/AKT/NF-κB 通路起作用,为 TBI 治疗提供新思路。

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创伤性脑损伤(Traumatic Brain Injury,TBI)就像一颗隐藏在生活中的 “定时炸弹”,随时可能引爆,给人们的健康带来沉重打击。在我国,随着交通事故和老年人跌倒事件的增多,TBI 的发病率呈上升趋势,而在一些冲突地区,因枪伤导致的 TBI 也屡见不鲜。TBI 不仅会给患者带来身体上的痛苦,还会造成巨大的经济负担,尤其是在医疗资源有限的中低收入国家。
TBI 发生后,初始的机械力伤害会引发缺氧、出血和细胞损伤等问题,而后续的炎症和氧化应激反应更是雪上加霜,会进一步加重中枢神经系统(CNS)的损伤。其中,神经炎症在 TBI 的二次损伤中扮演着关键角色。受伤的神经元会释放各种危险信号,激活小胶质细胞和星形胶质细胞,引发炎症级联反应。小胶质细胞作为中枢神经系统的主要免疫细胞,在 TBI 后的炎症反应中起着重要作用。它就像一把双刃剑,在损伤初期,能发挥一定的保护作用,调节炎症反应、释放抗炎因子;但随着 TBI 的发展,它可能会过度激活,转变为促炎表型(M1),释放大量促炎细胞因子,如肿瘤坏死因子 -α(TNF-α)、白细胞介素 - 1β(IL-1β)和白细胞介素 - 6(IL-6)等,这些因子会通过兴奋性毒性过程加重神经元损伤,持续破坏周围健康的脑组织,使得神经炎症反应不断放大。

近年来,触发受体表达于髓样细胞 2(Triggering Receptor Expressed on Myeloid Cells 2,TREM2)成为了研究的热点。它是一种主要存在于小胶质细胞和髓样细胞上的单向跨膜受体,在调节神经炎症、吞噬作用和组织修复等方面发挥着重要作用。在 TBI、蛛网膜下腔出血(SAH)、缺血性中风和阿尔茨海默病等疾病模型中,都能看到 TREM2 的身影,它的激活可以减轻神经炎症,促进组织修复;相反,缺乏 TREM2 则会阻碍小胶质细胞的吞噬能力,加重脑损伤和炎症。

4,4′- 二甲氧基查尔酮(4,4’-Dimethoxychalcone,DMC)是一种黄酮类化合物,因其具有清除自由基、抗炎、抗衰老和抑制肿瘤生长等特性而受到广泛关注。在帕金森病模型中,DMC 已被证明具有显著的抗炎作用,还能保护多巴胺能神经元。然而,DMC 在 TBI 方面的研究却非常有限。

为了探索 DMC 在 TBI 治疗中的潜力,皖南医学院第一附属医院(弋矶山医院)等机构的研究人员开展了一系列研究。他们的研究成果发表在《Inflammation》杂志上,为 TBI 的治疗带来了新的希望。

研究人员采用了多种关键技术方法来开展这项研究。在细胞实验方面,培养了 BV2 小鼠小胶质细胞系,用于探究 DMC 对细胞的作用;在动物实验中,选用 8 - 9 周龄的雄性 C57BL/6 小鼠,通过流体冲击伤(Fluid Percussion Injury,FPI)方法建立了中度 TBI 小鼠模型。同时,运用了细胞活力检测(CCK-8)、定量实时聚合酶链反应(qRT-PCR)、蛋白质免疫印迹(Western blot)、酶联免疫吸附测定(ELISA)、免疫组织化学、免疫荧光等技术,对基因和蛋白质表达水平进行定量分析。此外,还借助网络药理学预测 DMC 的潜在靶点,并进行基因本体(Gene Ontology,GO)分析和京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)通路富集分析,预测受 DMC 影响的信号通路 。

下面来看具体的研究结果:

  • DMC 改善创伤性脑损伤后的神经功能障碍:通过 Morris 水迷宫实验评估发现,DMC 治疗组小鼠在学习和记忆能力方面明显优于 TBI 组。在学习阶段,DMC 治疗组找到平台的时间更短;在记忆评估阶段,该组在目标区域停留的时间更长,总游泳距离和穿越平台的频率也显著增加。同时,改良神经功能缺损评分(mNSS)显示,DMC 治疗的小鼠神经功能改善程度明显大于 TBI 组的自发恢复情况。此外,测量脑水含量发现,DMC 治疗组脑水肿明显减轻,表明 DMC 能减少二次损伤,加速 TBI 后的恢复。
  • DMC 抑制体外 BV2 小胶质细胞的激活和炎症标志物的产生:以脂多糖(LPS)刺激 BV2 小胶质细胞模拟 TBI 的炎症反应,通过 CCK-8 实验确定了 LPS 和 DMC 的合适浓度。结果显示,DMC 能减轻 LPS 诱导的 BV2 细胞形态变化,抑制小胶质细胞的激活,并且显著降低细胞培养上清液中促炎细胞因子 IL-1β 的水平,表明 DMC 在体外能有效抑制 LPS 诱导的炎症反应。
  • DMC 减轻体内小胶质细胞的激活和炎症标志物的产生:在体内实验中,通过苏木精 - 伊红(HE)染色发现,DMC 能显著减少 TBI 后的出血情况,促进组织恢复。免疫组织化学和免疫荧光染色结果表明,DMC 治疗后,小胶质细胞标记物 Iba-1 阳性细胞数量明显减少,同时炎症相关因子 NF-κB、IL-1β 和 TNF-α 的 mRNA 水平以及 TNF-α 的蛋白水平也显著降低,说明 DMC 在体内同样能抑制小胶质细胞的激活,减轻炎症反应。
  • DMC 调节小胶质细胞中 TREM2 受体的表达:通过蛋白质免疫印迹和免疫荧光共染色发现,TBI 后 TREM2 蛋白表达显著上调,而 DMC 治疗能明显降低其表达水平。免疫荧光共染色还证实 TREM2 主要存在于小胶质细胞中,且 DMC 治疗可减少 TREM2 在小胶质细胞中的共定位,表明 DMC 不仅能降低小胶质细胞上 TREM2 的总体水平,还能抑制其激活,从而减轻 TBI 引发的炎症反应。
  • DMC 改善 TBI 诱导的神经元凋亡:Nissl 染色和免疫荧光染色结果显示,TBI 后神经元数量明显减少,而 DMC 治疗能显著增加神经元数量,改善 Nissl 体的恢复情况。同时,蛋白质免疫印迹分析发现,DMC 能降低促凋亡蛋白 Bax 的表达,提高抗凋亡蛋白 Bcl-2 的表达,降低 Bax/Bcl-2 比值。TUNEL 染色结果也表明,DMC 能显著减少 TBI 诱导的神经元凋亡,发挥神经保护作用。
  • DMC 通过 TREM2/PI3K/AKT/NF-κB 通路发挥作用:利用网络药理学预测 DMC 的作用机制,发现其可能通过 PI3K/AKT 通路发挥对 TBI 的治疗作用。蛋白质免疫印迹分析进一步证实,TBI 后 AKT、PI3K 和 NF-κB 的磷酸化形式以及 IL-1β 水平显著增加,而 DMC 给药能显著降低这些磷酸化蛋白和 IL-1β 的浓度,表明 DMC 通过降低 TREM2 表达,抑制 AKT、PI3K 和 NF-κB 的磷酸化,减轻炎症通路的过度激活,发挥对 TBI 的治疗作用。

综上所述,研究结论表明 DMC 在 TBI 治疗中展现出巨大的潜力。它能有效抑制小胶质细胞的过度激活,减轻神经炎症,减少神经元凋亡,改善 TBI 导致的学习和记忆功能障碍,其作用机制可能与调节 TREM2/PI3K/AKT/NF-κB 信号通路有关。这一研究为 TBI 的治疗提供了新的治疗靶点和机制,为未来 TBI 的临床治疗开辟了新的方向。不过,研究也存在一定的局限性,比如仅探讨了 DMC 对小胶质细胞的影响,未涉及其他细胞类型;DMC 下调 TREM2 表达的具体机制尚不明确等,这些都需要后续进一步深入研究 。但无论如何,这项研究为 TBI 患者带来了新的希望,有望在未来改善患者的预后和生活质量。

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