《食品科学》：南昌大学关倩倩副教授等：VB5及VB12对MPP+诱导SH-SY5Y细胞帕金森模型保护作用及机制

维生素是维持机体正常代谢所必需的微量元素，其在人体不能合成或合成量不足时必须从外界摄取。VB5又称泛酸，是合成辅酶A（CoA）的前体，而CoA在脂肪酸代谢和柠檬酸循环中发挥着至关重要的作用。VB5在人体内可作用于神经、肾上腺及皮肤等，提高人体免疫力，并且可增加谷胱甘肽的生物合成以减轻细胞氧化损伤和凋亡。VB12又称钴胺素，根据配体基团不同可分为5’-脱氧腺苷钴胺素、甲基钴胺素、羟钴胺素和氰钴胺。在机体内能够直接合成具有活性的脱氧腺苷钴胺素和甲基钴胺素，作为辅酶参与体内的各种代谢。而羟钴胺素是脱氧腺苷钴胺素和甲基钴胺素的光解产物。氰钴胺具有较强的光稳定性，是VB12常见的商品化存在形式。人体缺乏VB12可导致同型半胱氨酸的积累，影响免疫稳态，从而导致动脉粥样硬化等疾病。此外，神经元容易受到VB12缺乏以及同型半胱氨酸水平增加的损伤，其潜在机制可能与氧化应激增强和甲基化程度降低有关。有研究表明，在帕金森病（PD）患者的饮食中补充VB12可降低其同型半胱氨酸水平，缓解PD患者的症状。

PD是世界第二大神经退行性疾病，其病理特征是中脑黑质部多巴胺能神经元变性丢失，残存的神经元内形成以α-突触核蛋白为主要成分的路易小体。多巴胺能神经元的丢失导致纹状体多巴胺水平降低，从而出现一系列临床症状，其表现为运动迟缓、静止性震颤、肌肉强直及姿势步态失衡等运动障碍以及抑郁、便秘和睡眠障碍等非运动症状。关于PD的发病机制至今仍未明确。大量研究表明，PD的发生发展可能与老化、环境毒素、遗传因素等密切相关。此外，神经炎症、氧化应激、内质网应激（ERS）、免疫炎症、线粒体功能障碍等机制也参与了PD的发生和发展。

基于B族维生素在神经方面的保护作用，南昌大学食品学院食品科学与资源挖掘全国重点实验室的陈雅如、阮雅婕和关倩倩*等人以生物合成的VB5及VB12为研究对象，构建1-甲基-4-苯基-吡啶离子（MPP+）诱导的人神经母细胞瘤细胞（SH-SY5Y）PD模型，旨在探究生物合成VB5及VB12在神经保护方面的作用及其机制，为VB5和VB12在PD治疗中的应用提供理论依据。

1 MPP+造模浓度及VB5与VB12的安全浓度确定

通过CCK-8法检测MPP+诱导的SH-SY5Y细胞活力。如图1A所示，与对照组相比，MPP+处理24 h或48 h后，细胞存活率呈现浓度依赖性下降，处理24 h和48 h组的IC50分别为2 mmol/L和0.1 mmol/L。为缩短实验周期，后续实验选用2 mmol/L的MPP+处理24 h构建细胞模型。如图1B、C所示，当VB5或VB12浓度≥200 μmol/L时，细胞活力呈逐渐下降趋势，尤其当VB5或VB12浓度为400 μmol/L，对细胞活力的抑制作用更为明显；而浓度在1～100 μmol/L时，细胞存活率基本上无显著变化，故确定1～100 μmol/L为二者处理24 h的MNTC范围。基于此，选取1、5、10、50 μmol/L和100 μmol/L进行后续保护性实验。

2 VB5及VB12对MPP+诱导SH-SY5Y细胞存活率的影响

如图2A所示，与对照组相比，MPP+组细胞存活率显著下降（P＜0.05），而VB5干预可显著提高MPP+诱导的SH-SY5Y细胞存活率（P＜0.05），其中5 μmol/L VB5的改善效果最佳，因此选用此浓度进行后续实验。如图2B所示，不同浓度的VB12处理均能显著提升MPP+诱导的SH-SY5Y细胞存活率（P＜0.05），且10 μmol/L VB12的改善效果最佳。由于VB复合使用时通常会产生协同作用，因此为进一步探究VB5及VB12联合使用对MPP+诱导SH-SY5Y细胞损伤的影响，选用5 μmol/L VB5与5、10、50 μmol/L VB12分别进行复配。如图2C所示，随着VB12浓度的升高，SH-SY5Y细胞存活率呈剂量依赖性增加，其中5 μmol/L VB5+50 μmol/L VB12联合处理时，SHSY5Y细胞存活率最高。综上，后续机制实验选用5 μmol/L VB5、10 μmol/L VB12及5 μmol/L VB5+50 μmol/L VB12处理细胞。

3 VB5及VB12对MPP+诱导SH-SY5Y细胞凋亡的影响

如图3A、B所示，正常对照组细胞凋亡率较低，MPP + 处理后细胞凋亡率显著升高（P＜0.05）；而VB 5 、VB 12 处理及两者联用可显著降低MPP + 诱导的SH-SY5Y细胞凋亡率（P＜0.05），且VB 5 +VB 12 联合处理的细胞凋亡率更低，表明联合使用具有累加保护作用。为了进一步探究VB 5 和VB 12 对MPP + 诱导细胞损伤的保护作用机制，采用Western blot检测凋亡相关蛋白Bax、Bcl-2和Caspase-3表达水平，结果如图3C～F所示。与正常对照组相比，MPP + 处理组的促凋亡蛋白Bax和Caspase-3表达水平显著上调（P＜0.05），抗凋亡蛋白Bcl-2表达水平明显下调（P＜0.05）；VB 5 、VB 12 单独处理或联合处理均可下调蛋白Bax、Caspase-3的表达量，上调蛋白Bcl-2的表达水平（P＜0.05）。上述结果表明，VB 5 与VB 12 可能通过调控凋亡相关蛋白的表达，抑制MPP + 诱导的SHSY5Y细胞凋亡。

4 VB5及VB12改善MPP+诱导的SH-SY5Y细胞线粒体功能障碍

线粒体膜电位是线粒体内外膜之间的电位差，是维持线粒体功能和细胞代谢的重要因素之一。而JC-1是一种用于检测线粒体膜电位的荧光探针。当细胞处于正常生理状态时，线粒体膜具有较高电位，JC-1会聚集在线粒体基质中形成聚合物，产生红色荧光；当线粒体膜电位降低，JC-1不能聚集在线粒体基质，此时JC-1为单体，产生绿色荧光。因此SH-SY5Y细胞线粒体膜电位水平变化可以通过红绿荧光强度比值评价。如图4A、B所示，正常对照组细胞中JC-1聚合物（红色荧光）占比高，MPP + 处理后红色荧光强度显著减弱、绿色荧光增强，红绿荧光强度比值显著下降（P＜0.05）；而VB 5 、VB 12 单独或联合处理可显著提升红绿荧光强度比值（P＜0.05），且联合处理效果更优，表明二者可恢复MPP + 降低的线粒体膜电位。

由于线粒体在进行氧化磷酸化的过程中伴随着电子传递，本身会产生大量的自由基。在线粒体发生功能障碍时，其对自由基的清除能力减弱，使其受到过多自由基的损伤。基于这一生物学功能使线粒体成为细胞内ROS主要来源。采用DCFH-DA作为荧光探针检测细胞ROS水平，结果如图4C、D所示。MPP+组的平均荧光强度显著高于正常对照组（P＜0.05），而VB5、VB12单独或联合处理均可显著降低平均荧光强度（P＜0.05），且联合使用效果更显著，提示二者可抑制MPP+诱导的ROS过度生成。

线粒体的基本生物功能是参与氧化磷酸化的过程中合成细胞所需的ATP，因此进一步检测了线粒体功能的关键指标ATP含量，结果如图4E所示。与正常对照组相比，MPP+组的细胞ATP含量显著降低（P＜0.05）；VB5、VB12单独或联合处理可显著提升ATP含量（P＜0.05），且联合处理的提升效果更显著，表明二者可改善MPP+导致的能量代谢失调。

此外，线粒体是细胞凋亡的调控中心，Cyt-c从线粒体中释放，其表达量升高是细胞凋亡的关键反映指标。为了进一步揭示VB5及VB12对MPP+诱导细胞损伤的保护作用机制，采用Western Blot检测与线粒体相关的死亡信号Cyt-c蛋白表达水平，同时采用PCR检测Cyt-c基因表达水平。如图4F、G所示，MPP+处理显著上调了SH-SY5Y细胞的Cyt-c蛋白表达水平（P＜0.05），VB5、VB12单独或联合处理可显著下调其表达水平（P＜0.05）。如图4H所示，MPP+组中Cyt-c的mRNA表达水平显著上调（P＜0.05），而VB5、VB12单独或联合处理均可显著下调MPP+诱导的Cyt-c mRNA表达水平升高。

综上，VB5及VB12通过恢复线粒体膜电位、提高ATP含量、降低ROS水平及抑制Cyt-c的释放等方式改善MPP+诱导SH-SY5Y细胞的线粒体功能损伤。

5 VB5及VB12改善MPP+诱导SH-SY5Y细胞的ERS

为了进一步探究VB5及VB12是否能通过ERS缓解MPP+诱导的细胞损伤，采用Western Blot检测ERS相关蛋白Bip及CHOP表达水平。其中Bip为内质网分子伴侣，在正常细胞状态下表达水平低，当细胞处于ERS时，Bip会与内质网上3种跨膜感受蛋白解离，而当细胞处于长时间或严重的ERS时，Bip及CHOP表达量上升。如图5A～C所示，与正常对照组相比，MPP+组中的Bip和CHOP蛋白相对表达水平显著增加（P＜0.05）；而VB5、VB12单独或联合处理均可显著下调二者的表达水平（P＜0.05）。

细胞可以通过未折叠蛋白反应（UPR）介导的3条信号通路缓解ERS，其中蛋白激酶R样内质网激酶（PERK）通路被激活时，可能涉及Bip、PERK、eIF2α、ATF4及CHOP的mRNA表达水平变化。如图5D～H所示，与正常对照组比较，MPP+组中Bip、PERK、eIF2α、ATF4及CHOP的mRNA相对表达量显著上调（P＜0.05），VB5、VB12单独干预或联合处理可显著下调上述基因的mRNA相对表达量（P＜0.05）。

上述结果显示，VB5与VB12可通过抑制PERK-真核生物起始因子2α（eIF2α）-激活转录因子4（ATF4）-CHOP信号通路的激活，缓解MPP+诱导的ERS。

6 讨 论

近年来，越来越多的研究表明VB5与VB12在神经退行性疾病的防治中具有潜力。VB5是CoA的前体，参与中枢神经系统的能量代谢、神经递质合成及髓鞘形成。VB5缺乏会影响脑内CoA的合成，进而损害神经功能。VB12在脂肪酸和氨基酸代谢及核苷酸合成中发挥着关键作用，尽管其与神经功能障碍的关联已得到广泛认可，但其具体作用机制仍需进一步阐明。本研究发现，VB5及VB12可显著提升MPP+损伤的SH-SY5Y细胞活力，证实二者具有一定的神经保护作用。

线粒体功能异常是PD发病的核心机制之一。线粒体作为细胞的“能量工厂”，通过三羧酸循环与氧化磷酸化生成ATP，同时也是胞内ROS的主要来源。当线粒体功能受损时，线粒体膜电位下降，ROS水平增加，ATP合成减少，同时线粒体通透性转换孔开放，导致Cyt-c释放到胞质，激活Caspase级联反应，最终诱发细胞凋亡。本研究中，MPP+处理导致SH-SY5Y细胞的线粒体膜电位降低、ROS过量生成、ATP含量减少、Cyt-c释放增加及Caspase-3激活，而VB5与VB12可逆转上述变化，提示二者可能通过保护线粒体功能发挥神经保护作用。

细胞凋亡的调控涉及多种信号通路，其中Bcl-2家族蛋白是线粒体凋亡通路的关键调控因子。Bcl-2作为抗凋亡蛋白，可通过抑制线粒体Cyt-c释放阻断凋亡进程；而Bax作为促凋亡蛋白，可促进线粒体膜通透性增加，加速细胞凋亡。本研究结果表明，MPP+处理会上调细胞的Bax表达、下调Bcl-2表达，而VB5与VB12可逆转这一趋势，进一步证实二者可通过调控Bcl-2家族蛋白表达抑制细胞凋亡。

ERS也是PD发病的重要机制。内质网是蛋白质折叠与加工的主要场所，当外源性或内源性因素导致内质网中错误折叠蛋白蓄积时，会触发UPR。UPR通过PERK、肌醇需求酶1（IRE1）、激活转录因子6（ATF6）3条信号通路调节蛋白折叠，若应激持续或损伤严重，UPR会启动凋亡程序，其中CHOP是ERs介导凋亡的关键因子。目前认为ERS可能通过CHOP途径诱导调亡。本研究中，MPP+处理导致Bip、CHOP表达上调，PERK-eIF2α-ATF4-CHOP通路激活，而VB5与VB12可抑制上述变化，表明缓解ERS是二者发挥神经保护作用的另一重要机制。

VB5及VB12发挥神经保护作用的可能机制如图6所示。VB5与VB12抑制PERK-eIF2α-ATF4-CHOP通路缓解ERS，同时调节Bcl-2/Bax表达、恢复线粒体功能，最终抑制MPP+诱导的SH-SY5Y细胞凋亡。从作用机制的协同性来看，VB5作为CoA的前体，可通过促进线粒体底物酰化与能量代谢，协同增加谷胱甘肽合成，从而提高线粒体膜电位、ATP含量及降低ROS水平。VB12则通过调节同型半胱氨酸代谢与甲基化反应，影响蛋白折叠与UPR，在下调Bip、CHOP表达方面表现更突出。二者联合使用时，在线粒体膜电位恢复、ATP合成、Cyt-c水平抑制及Bcl-2/Bax调节等方面表现出累加效应，同时对PERKeIF2α-ATF4-CHOP通路的抑制作用强于单药处理，进一步证实二者具有协同保护作用。

7 结 论

综上所述，在MPP + 诱导的SH-SY5Y细胞PD模型中，VB 5 及VB 12 可能通过以下机制发挥保护作用：1）通过恢复线粒体膜电位、提高ATP含量、降低ROS水平及减少Cyt-c的释放等方式改善线粒体功能损伤；2）上调抗凋亡蛋白Bcl-2表达，下调促凋亡蛋白Bax和Caspase-3的表达，从而抑制细胞凋亡；3）抑制PERK-eIF2α-ATF4-CHOP信号通路激活，缓解ERS。此外，VB 5 与VB 12 联合使用时保护效果优于单一处理，提示二者具有协同作用。本研究为VB 5 与VB 12 在PD治疗中的应用提供了实验依据，后续将通过动物实验进一步验证二者的体内神经保护作用。

作者简介

通信作者：

关倩倩 副教授

南昌大学食品学院、南昌大学食品科学与资源挖掘全国重点实验室

关倩倩，女，博士，中国青年科技工作者协会会员，江西省青年联合会第十一届委员会委员，中国食品科学技术学会酶制剂分会第六届理事会理事，入选2024年度“强国青年科学家”引领计划、2021年度江西省百千万人才工程。主要研究方向为我国传统发酵食品中功能性益生菌种资源挖掘和应用。近年来主持国家自然科学基金、国家重点研发计划、江西省重点研发计划等国家或省部级科研项目5 项，以第一或通信作者发表论文18 篇，作为主要完成人授权发明专利15 件。先后荣获国家科技进步二等奖（第4）、江西省技术发明一等奖（第3）、江西省专利转化运用奖（第3）、第二届江西省争先创新奖（第4）、中国产学研创新成果一等奖（第6）和江西省教学成果一等奖(第3)等科研和教学奖励6 项。

引文格式：

陈雅如, 阮雅婕, 朱少辉, 等. VB5及VB12对MPP+诱导SH-SY5Y细胞帕金森模型保护作用及机制[J]. 食品科学, 2026, 47(4): 129-138. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250815-119.

CHEN Yaru, RUAN Yajie, ZHU Shaohui, et al. Neuroprotective effect and mechanism of VB5 and VB12 on MPP+-induced SH-SY5Y cellular model of Parkinson’s disease[J]. Food Science,2026, 47(4): 129-138. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250815-119.

实习编辑：普怡然；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

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