1,8-桉葉素(CIN)通過調控鉀通道(Kv)抑制小鼠背根神經節神經元興奮性的電生理與分子對接研究

《Biochemical and Biophysical Research Communications》:Electrophysiological and Molecular Docking Analysis of 1,8-Cineole's Effects on Potassium Currents in Mouse DRG Neurons

【字體: 時間:2025年05月09日 來源:Biochemical and Biophysical Research Communications 2.5

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  本研究針對1,8-桉葉素(CIN)調控神經元興奮性的分子機制,通過全細胞膜片鉗技術記錄DRG神經元鉀電流(IK+),結合分子對接模擬,發現CIN可濃度依賴性抑制Kv2.1/Kv3.4通道(ΔG=-4.7/-2.0 kcal·mol-1),改變動作電位參數但不影響靜息膜電位,為開發新型神經調節劑提供理論依據。

  

在傳統醫學中廣泛應用的1,8-桉葉素(CIN)因其顯著的神經抑制作用備受關注,但其具體作用靶點尚未完全闡明。雖然前期研究證實其對電壓門控鈉(Na+)和鈣(Ca2+)通道的調控作用,但作為神經元興奮性關鍵調控元件的鉀通道(Kv)是否參與其中仍存疑問。這一科學問題的解答,對于揭示天然產物神經調節作用的分子機制具有重要價值。

為系統探究CIN的神經藥理學機制,巴西塞阿拉州立大學生物醫學科學研究所的研究團隊采用電生理與計算生物學相結合的策略,以小鼠背根神經節(DRG)神經元為模型,通過全細胞膜片鉗技術記錄鉀電流(IK+),同時運用AutoDock Vina、LigPlot+等軟件進行分子對接模擬。研究特別關注3.0-6.0 mM濃度區間(相當于大鼠口服LD50的1/10有效劑量)的生物效應,并分析動作電位(AP)參數變化以評估神經元興奮性改變。

在技術方法層面,研究主要涉及:全細胞膜片鉗記錄(電壓鉗模式測IK+,電流鉗模式測AP)、分子對接(Kv2.1/Kv3.4通道蛋白結構處理與結合能計算)、以及瑞士小鼠DRG神經元原代培養體系。實驗嚴格遵循動物倫理規范(協議號10312811/2022),樣本量達40個細胞,電容值18.1±1.5 pF,串聯電阻6.1±0.5 MΩ。

研究結果部分揭示多項重要發現:

  1. 濃度依賴性阻滯:3mM CIN使持續IK+的G/Gmax曲線左移15 mV,峰值IK+無顯著位移,提示對通道激活動力學的選擇性調控。
  2. 分子相互作用:CIN與Kv2.1結合能(-4.7 kcal·mol-1)顯著強于Kv3.4(-2.0 kcal·mol-1),證實其與特定鉀通道亞型的親和力差異。
  3. 興奮性調控:3mM CIN使25%神經元完全阻斷AP,其余75%表現為AP振幅降低、最大上升斜率減緩等參數改變,但靜息膜電位保持穩定。

討論部分強調,CIN通過直接作用于Kv通道產生神經抑制作用,這種效應與先前在頸上神經節(SCG)中觀察到的去極化作用形成鮮明對比,表明其作用機制具有組織特異性。研究首次證實CIN可改變Kv通道門控特性而不影響靜息電位,為解釋其臨床應用的鎮痛效果提供了分子層面證據。

該研究的創新性在于:建立CIN-Kv通道相互作用的定量能量模型;揭示天然單萜類物質調控神經元興奮性的新靶點;為開發基于天然產物的神經調節藥物提供理論支撐。未來研究可進一步探索CIN對不同Kv亞型的選擇性及其在疼痛信號傳導中的精確調控機制。論文發表于《Biochemical and Biophysical Research Communications》,雖未獲外部資助,但得到巴西索布拉爾市阿卡拉烏河谷州立大學的技術支持。

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