北京
氧化损伤通常是由活性氧（ROS）的产生和积累引起，单不饱和脂肪酸可能在多种情况下对减缓氧化应激相关疾病有效。神经酸（NA）（顺-15-二十四碳烯酸，C24:1）是中枢神经系统中主要的长链单不饱和脂肪酸，元宝枫籽油含有5%～7%的NA。NA与髓鞘和中枢神经系统的正常功能密切相关。
陕西师范大学食品工程与营养科学学院的玛依乐·艾海提、刘垚杰和李建科*采用常用于研究神经退行性疾病的细胞模型PC12细胞，探讨NA对H2O2诱导的PC12细胞氧化损伤和细胞凋亡的保护作用。
01
NA对H2O2诱导PC12细胞损伤的保护作用
从图1A可以看出，NA在0.001～10 μmol/L范围内对PC12细胞存活率与NC组无显著差异（
P＞0.05），这说明10 μmol/L及以下的NA对PC12细胞无毒副作用。然而，当浓度为50 μmol/L时，PC12细胞的活力受到显著影响（
P＜0.05）。因此，选择0.1 μmol/L和1 μmol/L NA作为合适的干预浓度。图1B显示，随着 H 2 O 2 浓度的增加，对细胞增值的抑制程度也增加。与NC组相比，200 μmol/LH2O2处理24 h后，PC12细胞存活率为60.12%（图1C）。为此，后续实验设置H2O2浓度为200 μmol/L。如图1D所示，在不同浓度的NA（0.1、1 μmol/L）预处理24 h后，用等量的NA和200 μmol/L H2O2联合处理细胞24 h，其存活率显著高于仅用H2O2处理组（
P＜0.05）。从图1D、E可以看出，NA处理组与MOD组相比，NA能显著提高H2O2处理PC12细胞的存活率（
P＜0.05）。如图1F所示，在NC组中几乎没有检测到凝聚核，而在H 2 O 2 损伤组中明显出现明亮的凝聚核（箭头所示），LN和HN组中这些现象明显改善。综上说明NA预处理对H 2 O 2 诱导的PC12细胞损伤有明显的保护作用。
02
NA对PC12细胞内ROS和氧化损伤的影响
如图2A、B所示，H2O2处理细胞24 h后，细胞中ROS积累迅速增加；然而，用NA处理的PC12细胞中，由H2O2诱导ROS水平的增加被减弱。结果表明NA可以抑制PC12细胞中ROS的产生。如图2C～F所示，与NC组相比，MOD组的SOD和GSH-Px活性极显著降低（
P＜ 0.01 ），而 LDH 和 MDA 含量极显著升高（
P＜ 0.01 ）。与 MOD 组相比， NA 处理可以显著提高 SOD 和 GSH-Px 的活性（
P＜ 0.05 ），显著降低 LDH 和 MDA 含 量（
P＜ 0.05 ）。然而， SOD 、 GSH-Px 、 MDA 和 LDH 水平的变化在 LN 和 HN 组之间无显著差异（
P＞ 0.05 ）。这些结果表明， NA 可能对 H2O2 诱导损伤的 PC12 细胞具有保护作用。
03
NA对H2O2诱导的相关凋亡蛋白表达水平影响
基于上述结果，本实验证实NA可以保护PC12细胞遭受氧化损伤，因此进一步研究其潜在机制。如图3所示，与NC组相比，MOD组Bcl-2/Bax的表达比例极显著降低（
P＜ 0.01 ）。然而，与 MOD 组相比， LN 和 HN 组中 Bcl-2 / Bax 的比值显著上调（
P＜ 0.05 ），与 NC 组相比， MOD 组 Caspase-3 蛋白相对表达水平明显升高（
P＜ 0.01 ）。而与 MOD 组相比， LN 和 HN 组的 Caspase-3 蛋白相对表达水平显著下降（
P＜ 0.05 ），然而， LN 和 HN 组之间没有显著差异（
P＞ 0.05 ）。上述结果说明， NA 可能抑制 H2O2 引起细胞凋亡的发生。
04
NA对H2O2诱导的Nrf2/Keap1/HO-1通路相关蛋白影响
如图4所示，与NC组相比，MOD组中Nrf2和HO-1的相对表达量明显减少（
P＜ 0.05 ），而 Keap1 的相对表达量显著增加（
P＜ 0.05 ），然而 HN 组的处理明显改善了这种趋势（
P＜ 0.05 ）。结果表明， NA 可能通过 Nrf2 / HO-1 信号途径保护 PC12 细胞免受氧化损伤。
05
NA对H2O2诱导的PC12细胞相关基因表达的影响
如图5所示，与NC组相比，MOD组
Nrf2
HO-1
Bcl-2基因的表达量极显著降低（
P＜ 0.01 ），而
Keap1
Bax
Caspase-3基因的表达量明显增加（
P＜ 0.01 ）。与 MOD 组相比， NA 预处理显著上调
Nrf2
HO-1
Bcl-2的表达水平（
P＜ 0.05 ），并显著下调
Keap1
Bax
Caspase-3的表达 水平。这些结果进一步验证了上述实验结果。
06
本实验利用PC12细胞作为模型探索NA对氧化应激的保护作用。结果显示，在适当浓度下，NA可以保护PC12神经元细胞免受H2O2诱导的氧化损伤、抑制细胞内ROS的积累，并上调一系列与抗氧化和细胞凋亡相关蛋白及其基因的表达水平。这些结果表明，NA可能通过激活Nrf2通路保护PC12细胞免受氧化损伤。
本实验选择H2O2建立PC12细胞的氧化损伤模型，其特点是氧化和抗氧化反应处于不平衡状态。大脑特别容易受到自由基的攻击和氧化损伤，因此维持大脑中氧化还原平衡对于防止氧化应激诱导的细胞损伤至关重要。尽管神经退行性疾病的病因尚未得到充分探讨，但氧化损伤已被确定在神经退行性疾病的潜在发病机制中发挥关键作用。NA是髓鞘鞘磷脂中的主要脂肪酸，在大脑和外周神经组织生长和神经系统的信号传递中起着重要的作用。然而，它在神经系统疾病中保护机制需要进一步研究。
本研究发现H2O2对PC12细胞具有细胞毒性，并呈浓度依赖性。此外，Hoechst 33342染色和ROS检测数据显示，H2O2诱导PC12细胞凋亡。当用NA预处理时，H2O2诱导的PC12细胞活力显著增加，细胞凋亡明显被减弱，这进一步表明NA对H2O2损伤的PC12细胞具有保护作用。
本实验使用荧光探针和MDA试剂盒测定PC12细胞中ROS和MDA的产生量。结果表明，H2O2导致PC12细胞中ROS和MDA含量增加，然而，与H2O2处理组相比，NA预处理显著抑制了这些异常变化，这可能与NA的抗细胞凋亡活性有关。
本实验结果表明，NA显著抑制H2O2诱导的PC12细胞中HO-1水平升高和Keap1水平的降低，NA可能通过激活Nrf2/HO-1信号通路减轻PC12细胞氧化损伤。
结论
本实验结果表明，NA对H2O2诱导的PC12神经元细胞氧化损伤表现出良好的保护作用。这种保护作用主要表现为维持细胞形态的完整性和细胞生存活力，抑制H2O2引起的细胞凋亡，提高细胞抗氧化酶系统的表达和细胞抗氧化水平，其主要机制可能是激活Nrf2/HO-1信号通路。由此可见，NA是一种具有良好应用前景的食品功能因子。
本文《神经酸对H2O2诱导PC12细胞氧化损伤的保护作用》来源于《食品科学》2024年45卷第9期116-123页，作者：玛依乐·艾海提, 刘垚杰, 李建科。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20230601-005。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。
实习编辑：南伊；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网
为深入探讨未来食品在大食物观框架下的创新发展机遇与挑战，促进产学研用各界的交流合作，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心及中国食品杂志社《食品科学》杂志、《Food Science and Human Wellness》杂志、《Journal of Future Foods》杂志主办，西华大学食品与生物工程学院、四川旅游学院烹饪与食品科学工程学院、西南民族大学药学与食品学院、四川轻化工大学生物工程学院、成都大学食品与生物工程学院、成都医学院检验医学院、四川省农业科学院农产品加工研究所、中国农业科学院都市农业研究所、四川大学农产品加工研究院、西昌学院农业科学学院、宿州学院生物与食品工程学院、大连民族大学生命科学学院、北京联合大学保健食品功能检测中心共同主办的“第二届大食物观·未来食品科技创新国际研讨会”即将于2025年5月24-25日在中国 四川 成都召开。
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