槲皮素聯合紅光刺激通過原子力顯微鏡解析帕金森病細胞力學特性的治療機制

《Colloids and Surfaces B: Biointerfaces》:Exploring the effects of quercetin and red-light stimulation on Parkinson's disease cell mechanics by atomic force microscopy

【字體: 時間:2025年05月06日 來源:Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 5.4

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  本研究針對帕金森。≒D)缺乏特異性治療手段的問題,通過構建MPTP誘導的PC-12細胞損傷模型,結合原子力顯微鏡(AFM)技術,首次從細胞力學角度探究了槲皮素(Que)與630 nm紅光(RL)協同治療對神經元機械特性(如楊氏模量、黏附力)的改善作用。結果表明,Que-RL聯合干預可顯著逆轉MPTP導致的細胞剛度升高和骨架破壞,并通過調控α-突觸核蛋白(α-synuclein)聚集、氧化應激等通路發揮神經保護作用,為PD的物理-藥物聯合療法提供了新理論依據。

  

帕金森。≒arkinson's disease, PD)作為全球第二大神經退行性疾病,正隨著人口老齡化加劇而成為公共衛生挑戰。當前藥物治療僅能緩解癥狀,無法阻止多巴胺(DA)神經元進行性丟失,且長期用藥易產生毒副作用。自然界廣泛存在的黃酮類化合物槲皮素(quercetin, Que)雖展現出抑制α-突觸核蛋白(α-synuclein)聚集、抗氧化等潛能,但單獨使用療效有限。與此同時,波長630 nm的紅光(red-light, RL)因其穿透深度和抗炎特性被探索為物理輔助療法,但作用機制不清且成本高昂。更關鍵的是,傳統生物學指標難以捕捉治療過程中細胞物理特性的動態變化——而這正是原子力顯微鏡(atomic force microscopy, AFM)的獨特優勢,它能在納米尺度實時測量細胞剛度、黏附力等力學參數,為評估療效提供全新維度。

河北自然科學基金等資助的研究團隊在《Colloids and Surfaces B: Biointerfaces》發表的研究中,創新性地將AFM技術與分子生物學手段結合,系統解析了Que與RL協同干預對PD細胞模型的修復機制。研究采用MPTP(1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine)誘導PC-12細胞構建PD模型,通過AFM力曲線測量、細胞活力檢測(CCK-8)、活性氧(ROS)水平分析等技術,首次揭示了治療干預下神經元機械特性與分子通路的關聯性。

納米結構表征揭示力學特性改變
AFM三維形貌圖清晰顯示MPTP導致PC-12細胞骨架塌陷、偽足回縮,楊氏模量升高42%(從1.7 kPa至2.4 kPa),表明細胞剛度異常增加。Que處理組細胞高度恢復至對照組水平,而Que-RL聯合組黏附力提升更顯著(較單一Que組增加35%),提示紅光可能增強細胞膜受體功能。

分子機制解析
生物實驗證實Que通過下調ROS 58%、抑制caspase-3激活減少細胞凋亡。聯合治療組α-synuclein聚集減少62%,且微管蛋白β-tubulin表達量恢復至對照組90%,說明RL可能通過調節細胞骨架動力學增強Que的神經保護作用。

結論與展望
該研究開創性地從細胞力學角度證實:Que與630 nm RL協同作用可通過雙重調控——既改善細胞物理特性(降低剛度、增強黏附),又抑制α-synuclein病理聚集,從而更有效逆轉MPTP誘導的神經元損傷。這不僅為PD的聯合治療策略提供了實驗依據,更建立了AFM力學參數作為療效評估的新標準。未來研究可進一步優化RL照射參數(如劑量、周期),并探索該方案在血腦屏障穿透性等臨床轉化問題中的應用潛力。

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