Front. Cell. Neurosci：大麻二醇的神经保护作用机制

帕金森病是一种常见的神经退行性疾病，严重危害人类健康。其主要病理改变是黑质致密部多巴胺能神经元进行性丢失和α-syn的异常积聚。虽然目前临床上多使用左旋多巴以缓解PD患者的临床症状，但是仍没有恢复和预防神经元损伤的具体药物，因此开发新的治疗方法和治疗靶点至关重要。
大麻二醇是从大麻中提取的具有抗氧化和抗炎特性的活性化合物。最近的研究证实大麻二醇对神经退行性疾病有治疗作用，如AD和PD，但对于大麻二醇在PD中的具体保护机制仍尚未完全阐明。
以往的研究证实了线粒体功能障碍可能与PD的发生发展相关。此外，针对自噬进行调节可能是PD的重要治疗策略，研究发现促进受损线粒体的自噬可以去除α-syn的异常积聚并保护神经元免受线粒体功能障碍的影响。并且，大麻二醇也可以通过改善线粒体功能障碍来保护细胞存活，但具体机制也尚未明确。
结合上述背景，在本研究中，来自中国的研究人员使用MPP 模拟PD模型，通过该模型进一步研究了大麻二醇的神经保护作用及其可能的分子机制，最终发现SIRT1与大麻二醇保护SH-SY5Y细胞线粒体功能障碍密切相关，该化合物通过上调SIRT1抑制NF-κB和Notch通路，以诱导自噬来保护细胞免受线粒体功能障碍的影响。
1. 大麻二醇减轻MPP 诱导的SH-SY5Y细胞毒性
研究人员使用MTT法检测SH-SY5Y细胞的存活率，发现单独给予适宜浓度范围的大麻二醇对细胞存活率无显著影响；而在MPP 造模条件下，25、50μM浓度的大麻二醇可显著减轻MPP 诱导的细胞死亡。这一实验结果提示我们，大麻二醇可减轻MPP 诱导的SH-SY5Y细胞毒作用。
图1：大麻二醇减轻MPP 诱导的SH-SY5Y细胞毒性
2. 大麻二醇减轻MPP 诱导的SH-SY5Y细胞TH表达缺失
众所周知，TH是多巴胺合成的限速酶，TH表达的降低标志着PD的发生发展。研究人员使用Western blot和免疫荧光技术检测了不同处理条件下细胞内TH的表达，结果显示，使用大麻二醇处理的细胞TH表达明显高于单独给予MPP 的细胞，这提示我们大麻二醇可减轻MPP 诱导的SH-SY5Y细胞的TH表达缺失。
图2：大麻二醇减轻MPP 诱导的SH-SY5Y细胞TH表达缺失
3. 大麻二醇减轻MPP 诱导的SH-SY5Y细胞线粒体功能障碍
研究人员接下来研究了大麻二醇对细胞自噬的影响，western blot结果显示，大麻二醇能显著增强自噬相关蛋白LC3-Ⅱ、atg5等蛋白的表达，并降低p62、α-syn的蛋白表达；另一方面，该化合物预处理能显著恢复抗氧化蛋白Nrf2、SOD1和GSH的表达。这些结果提示我们，大麻二醇增强了MPP 诱导的SH-SY5Y细胞的自噬。
图3：大麻二醇减轻MPP 诱导的SH-SY5Y细胞线粒体功能障碍
4. 敲除SIRT1可减弱大麻二醇对MPP 诱导的线粒体功能障碍的缓解作用
研究人员通过构建siSIRT1细胞，进一步探究了SIRT1在大麻二醇发挥神经保护作用中的具体功能。结果显示，MPP 处理可使细胞中SIRT1表达降低；但大麻二醇可以提高其蛋白表达水平；另一方面，抑制自噬可也可降低细胞中SIRT1的表达；而siSIRT1和3-MA处理的细胞其LC3-Ⅱ、atg5、Nrf2、SOD1和GSH的表达均降低，但p62、α-syn的表达增强。这些结果提示我们，阻断自噬和敲除SIRT1均可减弱大麻二醇对MPP 诱导的线粒体功能障碍的缓解作用。
图4：敲除SIRT1可减弱大麻二醇对MPP 诱导的线粒体功能障碍的缓解作用
5. 大麻二醇通过SIRT1保护细胞线粒体蛋白
通过使用western blot技术，研究人员发现MPP 显著降低了parkin和DJ-1的蛋白表达水平，而在使用大麻二醇处理后，这两种蛋白的表达水平显著提高；另外发现，敲除SIRT1也可以减弱大麻二醇对线粒体蛋白的保护作用。
6. 大麻二醇上调SIRT1抑制NF-κB和Notch通路诱导细胞自噬
研究人员检测了Notch1、Hes1和p-p65的蛋白表达水平，发现大麻二醇通过上调SIRT1抑制NF-κB和Notch通路诱导细胞自噬。
图5：大麻二醇上调SIRT1抑制NF-κB和Notch通路诱导细胞自噬
7. 总结
综上所述，本研究表明，大麻二醇可通过诱导自噬改善MPP 诱导的SH-SY5Y细胞损伤，挽救线粒体功能障碍；进一步研究发现，大麻二醇是通过上调SIRT1抑制Notch和NF-κB信号通路诱导细胞自噬。因此，该化合物可作为治疗PD的潜在候选药物。
参考文献：
Kang S, Li J, Yao Z and Liu J (2021)Cannabidiol Induces Autophagy to Protects Neural Cells From MitochondrialDysfunction by Upregulating SIRT1 to Inhibits NF-κB and NOTCH Pathways. Front.Cell. Neurosci. 15:654340. doi: 10.3389/fncel.2021.654340
编译作者：十级胖胖 (Brainnews创作团队)

校审： Simon (Brainnews编辑部)

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