研究背景
近年来，功能性膳食生物活性物质在促进健康和抵御慢性疾病方面的作用备受关注。这些天然存在于植物性食品和饮料中的生物活性化合物，因其在改善整体健康、增强免疫力和促进健康生活方式方面的独特优势，逐渐成为研究的热点。其中，1,8-桉叶素 (1,8-Cineole，1,8-CH) 作为一种单萜类化合物，广泛存在于桉树、迷迭香等植物精油中。研究表明，1,8-桉叶素具有抗氧化、抗炎和神经保护等多种生物活性，但其在缓解抑郁症相关氧化应激方面的具体机制仍然不明。为了解决这一问题，四川农业大学叶刚教授团队通过整合网络药理学与实验验证，深入探索了1,8-桉叶素通过PI3K/Akt/Nrf2信号通路缓解CUMS小鼠海马区域氧化应激的机制。该研究成果在 Nutrients 期刊上发表，为1,8-桉叶素在神经保护领域的应用提供了新的科学依据。
研究过程与结果
通过蔗糖偏好实验 (SPT)、旷场实验 (OFT) 和强迫游泳实验 (FST) 评估小鼠的行为学变化 (图1B)。结果表明，CUMS小鼠在经过4周的慢性不可预见性轻度压力 (CUMS) 后，表现出蔗糖偏好率显著下降、运动探索行为减少及不动时间延长 (图1G-J)。然而，经过1,8-桉叶素干预后，这些行为学异常得到了显著的逆转，且呈现剂量依赖性效应 (图1G-J)。
图1为1,8-桉叶素显著改善CUMS小鼠的抑郁样行为。
HE染色结果显示，CUMS小鼠海马CA1和CA3区神经元密度显著降低，细胞出现萎缩，组织结构紊乱 (图2A-B)。经1,8-桉叶素治疗后，神经元形态得到恢复，细胞排列更为紧密，病理损伤显著减轻 (图2A-B)。
图2为HE染色结果。
DHE荧光染色结果显示，CUMS小鼠海马区域ROS水平显著升高 (图3A-B)，MDA含量增加，且SOD活性显著下降 (图3C-D)。然而，经过1,8-桉叶素干预后，ROS积累显著减少，MDA水平降低，SOD活性恢复 (图3A-D)，表明其有效缓解了氧化应激。
图3为1,8-桉叶素缓解CUMS小鼠海马氧化应激。
通过TCMSP、DrugBank等数据库，筛选出1,8-桉叶素的120个潜在靶点以及与抑郁症相关的7790个疾病靶点，交集分析得到84个共同靶点 (图4A)。PPI网络分析显示，STAT3、PIK3CA、AKT1等为关键核心靶点。药物-成分-疾病-靶标网络分析进一步表明，1,8-桉叶素具有显著的生物活性，凸显其作为保健品的强大治疗潜力 (图4B)。KEGG通路富集分析揭示，1,8-桉叶素可能通过PI3K-Akt信号通路、HIF-1通路以及氧化应激调控，发挥抗抑郁作用 (图4C)。GO分析则进一步指出，1,8-桉叶素参与了氧水平响应、糖代谢调节等生物学过程 (图4D)。
图4为网络药理学分析揭示PI3K/Akt/Nrf2通路为1,8-桉叶素的核心作用机制。
基于GeneMANIA的功能关联网络分析显示，PIK3CA、AKT1、Keap1、Hmox1和Nfe2L2 (Nrf2) 等基因在PI3K/Akt/Nrf2通路中具有显著的相互作用 (图5A-F)。这些靶点通过共表达、共调控及功能相似性关系，共同参与氧化应激反应、炎症调控和神经元存活等生物学过程，进一步支持了1,8-桉叶素通过该通路发挥神经保护作用。
图5为功能网络分析确定PI3K/Akt/Nrf2通路的关键靶点。
分子对接分析显示，1,8-桉叶素与PI3K (ΔG=−9.8 kcal/mol) 和Akt (ΔG=−8.4 kcal/mol) 具有较高的亲和力 (图6A-D)。Western blot结果进一步表明，CUMS小鼠海马中p-PI3K/PI3K及p-Akt/Akt比值显著降低，而经过1,8-桉叶素治疗后，两者比值显著恢复 (图6E-G)，提示其能够激活PI3K/Akt信号通路。
图6为1,8-桉叶素激活PI3K/Akt信号通路。
分子对接分析进一步证实，1,8-桉叶素与Nrf2 (ΔG=−8.1 kcal/mol)、Keap1 (ΔG=−8.3 kcal/mol)及HO-1 (ΔG=−9.3 kcal/mol)之间具有稳定的结合(图7A-F)。Western blot结果显示，1,8-桉叶素促进Nrf2的核转位，抑制Keap1的表达，并上调HO-1的活性(图7G-K)，表明其通过Nrf2通路增强抗氧化防御功能。
图7为1,8-桉叶素调控Nrf2/Keap1/HO-1信号通路。
在皮质酮 (CORT) 诱导的PC12细胞体外抑郁模型中，1,8-桉叶素显著降低了MDA水平并提高了SOD活性。然而，使用Nrf2抑制剂ML385或通过siRNA敲减Nrf2后，1,8-桉叶素的抗氧化作用被完全抵消 (图8A-F)，进一步证实Nrf2是1,8-桉叶素缓解氧化应激的关键靶点。
图8为Nrf2抑制与敲低消除1,8-桉叶素在CORT诱导的PC12细胞中的抗氧化作用。
研究总结
本研究通过多维度策略揭示了1,8-桉叶素缓解CUMS小鼠海马氧化应激的作用机制：通过激活PI3K/Akt通路促进Nrf2核转位，增强抗氧化酶活性，抑制脂质过氧化和炎症反应，从而改善神经元损伤及抑郁样行为。尽管研究取得了积极进展，1,8-桉叶素的生物利用度及长期安全性仍需进一步深入探讨。未来可以通过纳米递送系统优化其剂型，并拓展其在情绪障碍中的临床应用潜力。
原文出自 Nutrients 期刊：https://www.mdpi.com/3225282
期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/nutrients
Nutrients 期刊介绍
主编：Lluis Serra-Majem, University of Las Palmas de Gran Canaria, Spain; Maria Luz Fernandez, University of Connecticut, USA
期刊主题涵盖常量营养素、微量营养素、生物活性营养素、运动营养、公共卫生和饮食相关疾病等学科领域。
2023 Impact Factor：4.8
2023 CiteScore：9.2
Time to First Decision：13.5 Days
Acceptance to Publication：2.6 Days
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