Aging Medicine | 天然抗氧剂姜黄素保护神经干细胞，守护脑健康

科技 2024-10-19 16:30 上海

阿尔茨海默症（AD）是老年痴呆的一种常见类型，是一种以记忆丧失、认知功能下降为主要表现的神经退行性疾病，尤其在老年人群体中更为常见。据统计，全球有超过5500万人受此疾病困扰，预计到2050年，这一数字将增至1.39亿。中国作为世界上老年人口最多的国家之一，面临着更为严峻的挑战。根据《中国阿尔茨海默病患者报告》，中国目前有超过1000万名阿尔茨海默病患者，并且随着老龄化的加剧，预计到2050年这一数字可能会增加到4000万人。这不仅对患者和其家庭带来了沉重的精神负担，也对整个医疗系统构成了巨大挑战。

近日，来自广州医科大学第二附属医院的科学家们在《Aging Medicine》杂志上发表了题为“Curcumin inhibits oxidative stress and autophagy in C17.2 neural stem cell through ERK1/2 signaling pathways”的研究论文，是一项关于姜黄素的新研究，研究结果表明，在研究中揭示了姜黄素在抑制神经干细胞（NSCs）氧化应激和自噬中的潜在作用，为阿尔兹海默症的治疗带来了新的希望。

图1. 《Aging Medicine》文章上线截图

阿尔茨海默病的发病机制十分复杂，其核心病理表现为大脑内的β-淀粉样蛋白（Aβ）沉积和过度磷酸化的tau蛋白的异常聚集。这些蛋白质的积累会引发神经元死亡，最终导致大脑皮质萎缩。同时，氧化应激和自噬失衡被认为是加剧这一病理过程的关键因素。

氧化应激是指体内活性氧（ROS）的过度生成，这种现象常见于衰老以及神经退行性疾病中。自噬是细胞的一种自然防御机制，它通过清除损伤的细胞器和蛋白质来维持细胞的健康。然而，过度的自噬反应也可能导致细胞死亡。因此，调节氧化应激和自噬的平衡成为治疗阿尔茨海默病的关键策略之一。

图2. 阿尔兹海默症病理图

姜黄素是姜黄中的主要活性成分，因其强大的抗氧化、抗炎和抗肿瘤特性备受关注。在诸多研究中，姜黄素被证明能够延缓神经退行性疾病的进展，尤其是通过减少大脑中的氧化应激反应。近年来，姜黄素在神经保护中的潜力引起了广泛关注，本篇就是研究者探讨姜黄素如何通过抑制自噬和氧化应激来保护神经干细胞。

研究中，科学家使用过氧化氢（H₂O₂）诱导C17.2神经干细胞发生氧化应激，模拟阿尔茨海默病中的病理环境。通过一系列实验发现姜黄素显著的抗氧化作用。超氧化物歧化酶（SOD）是一种内源性抗氧化剂，而丙二醛（MDA）是ROS的副产物，研究者们发现，姜黄素处理后MDA和ROS水平下降，姜黄素能够显著降低过氧化氢诱导的ROS水平。ROS是氧化应激的标志物，而姜黄素的处理减少了ROS生成，表明它具有强大的抗氧化能力。此外，姜黄素还提高了细胞内的抗氧化酶SOD的水平，从而进一步减轻氧化损伤。

图3. 姜黄素对H₂O₂诱导的氧化损伤具有保护作用结果图

姜黄素可以抑制细胞过度自噬。自噬是一种细胞在应激状态下启动的防御机制，但过度的自噬会导致细胞死亡。研究者们使用了荧光标记LC3质粒来评估细胞自噬，并通过透射电子显微镜结果证实了H₂O₂处理后自噬体的增加，姜黄素处理后则有所减少。这些结果表明，姜黄素调节了异常的自噬活性。研究结果表明，姜黄素显著降低了H₂O₂诱导的自噬水平，表现为自噬标志蛋白LC3-II和Beclin-1的表达减少。可以说姜黄素有效恢复了自噬的平衡，防止了因自噬过度引发的细胞损伤。

图4. 姜黄素调节异常的自噬活性结果

姜黄素可以调节ERK1/2信号通路。ERK1/2信号通路与细胞的增殖、分化以及生存密切相关。在氧化应激的状态下，ERK1/2被激活，导致细胞自噬增加。然而，姜黄素显著抑制了ERK1/2的磷酸化，进而减弱了自噬反应。这表明姜黄素通过调节ERK1/2信号通路来控制自噬水平，从而保护神经细胞免受氧化应激的损伤。

图5. 姜黄素通过去激活ERK1/2信号通路抑制自噬结果

尽管姜黄素在神经退行性疾病治疗中的潜力备受期待，但其低生物利用度一直是限制其广泛应用的主要障碍。幸运的是，现代纳米技术为解决这一问题带来了曙光。研究人员正在开发姜黄素的纳米制剂，以提高其溶解性和稳定性，进而提升其在体内的生物利用度。此外，合成姜黄素衍生物和与其他增强剂（如胡椒碱）联合使用，也有望进一步提升姜黄素的药效。

科学家在这里首次揭示了姜黄素通过ERK1/2信号通路抑制自噬和氧化应激的作用机制，展示了其在神经退行性疾病治疗中的巨大潜力。尽管姜黄素的临床应用尚需进一步研究，但随着纳米技术的发展及其生物利用度的提高，未来姜黄素有望成为治疗阿尔茨海默病及其他神经退行性疾病的新选择。

姜黄素，这一来自天然的强大抗氧化剂，或许将在不久的将来成为保护我们大脑健康的强有力武器！

解码合成生物

合成生物学产业与技术视角，跟踪关注行业最近进展，传播合成生物学资讯，科普合成生物学知识

最新文章

江南大学代谢工程改造枯草芽孢杆菌从头合成2'-岩藻糖基乳糖

江南大学代谢工程改造大肠杆菌高效合成L-异亮氨酸

江南大学代谢工程改造谷氨酸棒杆菌高效合成L-赖氨酸

中科院微生物所代谢工程改造大肠杆菌高效合成NMN

南理工代谢工程改造解脂耶氏酵母高效合成柠檬酸

江南大学代谢工程改造大肠杆菌高效合成5′-胞苷酸

上海交大代谢改造链霉菌高效合成井冈霉烯胺

天工所代谢工程改造酵母高效合成苯乙醇苷类化合物

广州中医药大学代谢工程改造酿酒酵母高效合成达玛二烯醇

浙工大代谢工程改造新金分枝杆菌高效合成宝丹酮

华东理工代谢工程改造毕赤酵母高效合成烟酰胺单核苷酸

湖南师大代谢工程改造刺糖多胞菌高效合成多杀菌素

专家点评Nature | 胡政/贺雄雷/何真团队合作揭示早期肿瘤从多克隆至单克隆转变的演化新模式

Food Funct. | 抗氧天花板麦角硫因的强大抗衰功效

天津大学改造假单胞菌高效转化木质素合成4-乙烯基苯酚衍生物

江南大学代谢工程改造大肠杆菌高效合成水杨酸

天津科大代谢工程改造解脂耶氏酵母高效合成L-苹果酸

Antioxidants | 阿魏酸缓解代谢紊乱防治慢性肝病

江西师大代谢工程改造钝齿棒杆菌高效合成L-酪氨酸

Antioxidants | 7-MSI激活自噬抗击皮肤炎症，延缓肌肤衰老

清华大学改造谷棒菌高效合成γ-羟基丁酸酯

浙工大基于功能环酶工程高效合成维贝格龙中间体

浙工大代谢工程改造大肠杆菌高效合成L-高丝氨酸

J. Ovarian Res. | N-乙酰半胱氨酸改善多囊卵巢综合征，养护卵巢健康

天津科大代谢工程改造大肠杆菌高效合成L-异亮氨酸

Aging Medicine | 天然抗氧剂姜黄素保护神经干细胞，守护脑健康

北化工代谢工程改造盐单胞菌利用木糖合成乙二醇和乙醇酸

生物制造中试放大难？从0到1000亿的秘诀在这里

《Antioxidants》揭示麦角硫因对软骨细胞保护作用，助力关节健康！

浙工大通过两步底物添加策略在大肠杆菌中高效合成紫檀芪

江南大学|干预乙酰肉碱代谢延缓棕色脂肪组织功能衰退

江南大学代谢工程改造酵母高效合成烟酰胺单核苷酸

北化工代谢工程改造大肠杆菌高效合成水杨苷

江南大学代谢工程改造谷氨酸棒状杆菌高效合成L-蛋氨酸

华南理工代谢工程改造酵母高效合成β-熊果苷

南昌大学改造微藻合成角黄素和二十碳五烯酸

江苏大学代谢工程改造大肠杆菌高效合成3-羟基丙酸

江南大学代谢工程改造谷氨酸棒状杆菌高效合成L-丙氨酸

北化工代谢工程改造大肠杆菌高效合成香豆素及衍生物

华东理工代谢工程改造大肠杆菌高效合成聚乳酸-羟基丁酸共聚酯

浙工大代谢工程改造新金分枝杆菌高效合成双降醇

一碳生物技术专业委员会青年学者工作组招募令

南工大基于人工支架高效合成烟酰胺单核苷酸

重庆大学代谢工程改造酵母高效合成L-哌啶酸

上海交大杨广宇研究员组/南开大学赵强教授组合作《AHM》：新型内切纤维素酶触发的 NO 靶向释放酶-前药治疗系统的开发及应用

天津大学代谢工程改造酵母高效合成麦角酸

清华大学代谢工程改造大肠杆菌高效合成(R)-1,3-丁二醇

清华大学改造盐单胞菌高效合成γ-氨基丁酸和2-吡咯烷酮

天工所代谢工程改造大肠杆菌高效合成乙酸苄酯

北理工开发生物传感器实现香兰素高效生产

分类

时事

民生

政务

教育

文化

科技

财富

体娱

健康

情感

旅行

百科

职场

楼市

企业

乐活

学术

汽车

时尚

创业

美食

幽默

美体

文摘

原创标签

时事社会财经军事教育体育科技汽车科学房产搞笑综艺明星音乐动漫游戏时尚健康旅游美食生活摄影宠物职场育儿情感小说曲艺文化历史三农文学娱乐电影视频图片新闻宗教电视剧纪录片广告创意壁纸头像心灵鸡汤星座命理教育培训艺术文化金融财经健康医疗美妆时尚餐饮美食母婴育儿社会新闻工业农业时事政治星座占卜幽默笑话独立短篇连载作品文化历史科技互联网

发布位置

广东北京山东江苏河南浙江山西福建河北上海四川陕西湖南安徽湖北内蒙古江西云南广西甘肃辽宁黑龙江贵州新疆重庆吉林天津海南青海宁夏西藏香港澳门台湾美国加拿大澳大利亚日本新加坡英国西班牙新西兰韩国泰国法国德国意大利缅甸菲律宾马来西亚越南荷兰柬埔寨俄罗斯巴西智利卢森堡芬兰瑞典比利时瑞士土耳其斐济挪威朝鲜尼日利亚阿根廷匈牙利爱尔兰印度老挝葡萄牙乌克兰印度尼西亚哈萨克斯坦塔吉克斯坦希腊南非蒙古奥地利肯尼亚加纳丹麦津巴布韦埃及坦桑尼亚捷克阿联酋安哥拉