【文献解读】姜黄素通过Wnt/β-catenin通路改善间歇性缺氧海马神经发生异常——网络药理学与实验验证

作者：田博（Roger）
更新日期：2026-04-13
标签：阻塞性睡眠呼吸暂停 | 姜黄素 | 神经发生 | Wnt/β-catenin | 文献解读

研究背景

阻塞性睡眠呼吸暂停（OSA）的危害已远远超出夜间低氧本身——越来越多的证据表明，OSA 与认知功能障碍之间存在明确的病理生理关联，但具体分子机制尚不完全清晰。神经发生（neurogenesis）是维持海马认知功能的关键过程，主要发生于齿状回（DG）和室管膜下区（SVZ），且高度依赖 Wnt/β-catenin 信号通路的精确调控。

姜黄素（Curcumin）是从姜黄根中提取的天然多酚类化合物，具有抗炎、抗氧化、神经保护等多种活性。既往研究提示，姜黄素可能通过增强神经发生、抑制神经炎症、改善氧化应激和恢复线粒体功能来改善认知功能。然而，姜黄素对间歇性缺氧（IH）诱导的海马神经发生异常的影响及其机制尚未被系统阐明。

研究设计

本研究采用网络药理学 + 体内外实验验证的三段式研究框架：

1. 网络药理学筛选

• 疾病数据： 合并 GSE135917 和 GSE38792 数据集，筛选 OSA 相关差异表达基因（DEGs），条件：log2FC > 0.38，p < 0.05
• 药物靶点： 通过 Pharmmapper、SwissTargetPrediction、CTD 数据库筛选姜黄素潜在靶点
• 核心靶点： String 数据库构建 PPI 网络，CytoHubba 插件筛选 Hub 基因（degree > 146 且 BC 值最高）

2. 体内实验（C57BL/6 小鼠，6 周 IH 模型）

• 分组： 对照组、IH 组、IH + Curcumin 25/50/100 mg/kg 组，每组 8 只
• 给药： 姜黄素腹腔注射，连续 6 周
• IH 建模： 每天 8 h，循环模式为 60s（8% O₂）/ 60s（21% O₂）
• 行为学： Morris 水迷宫（MWM）评估认知功能
• 组织学： H&E 染色、Nissl 染色、FJB 染色、TUNEL 染色
• 分子： IHC、IF、Western Blot 检测相关蛋白表达

3. 体外实验（C17.2 神经干细胞）

• IH 模型： 循环 35 min（1% O₂）/ 25 min（21% O₂）
• 干预： 姜黄素 0.1/0.5/1 μM，Wnt 通路抑制剂 IWR-1 10 μM
• 检测： CCK-8（活力）、FCM（凋亡）、LDH（ cytotoxicity）、EdU（增殖）

主要研究结果

一、网络药理学：CTNNB1 和 MYC 为核心靶点

筛选获得 455 个重叠靶点（OSA 相关基因与姜黄素靶点的交集），拓扑分析确定前 10 Hub 基因：

分子对接验证： 姜黄素与 CTNNB1 结合能 −6.1 kcal/mol，与 MYC 结合能 −6.2 kcal/mol（|结合能| > 5 kcal/mol 视为稳定结合），两药靶之间均有氢键和疏水相互作用。

图1. 网络药理学分析结果

图2. 分子对接结果

2、体内实验：姜黄素显著改善 IH 诱导的认知障碍

2.1 Morris 水迷宫（MWM）

导航试验（第 1-4 天）： 各组小鼠寻找水下平台的时间均随训练次数递减，但 IH 组曲线下降最慢。

空间探索试验（第 5 天）：

姜黄素呈剂量依赖性改善认知功能，其中 100 mg/kg 效果最佳。

2.2 海马组织病理学

H&E 染色： IH 组海马 DG 区可见细胞外间隙增大、细胞体积缩小、核固缩，以 DG 区损伤最重（重于 CA1 和 CA3 区）。姜黄素（100 mg/kg）显著减轻上述病理改变。

Nissl 染色： IH 组神经元 Nissl 小体含量显著减少，DG 区损失最明显。姜黄素干预后 Nissl 小体恢复，神经元形态改善。

2.3 神经元变性与凋亡

FJB 染色： IH 组 DG 区阳性细胞数显著升高，姜黄素（100 mg/kg）显著降低。

TUNEL 染色： IH 组 DG 区凋亡细胞显著增加，姜黄素（100 mg/kg）显著减少。

凋亡相关蛋白（Western Blot）：

2.4 Wnt/β-catenin 通路激活

IHC： IH 组 β-catenin 和 c-myc 在海马 DG 区表达显著降低，姜黄素（100 mg/kg）显著上调二者表达。

WB： IH 导致海马组织 Wnt3a、β-catenin、c-myc 蛋白水平显著下降，姜黄素干预后显著回升。

图7. Western Blot 和 IHC 检测 Wnt/β-catenin 通路

三、体外实验：姜黄素保护 IH 诱导的神经干细胞损伤

3.1 CCK-8 活力

IH 暴露 3/6/9/12 h 均显著降低细胞活力，以 12 h 损伤最重。姜黄素 0.5 μM 为体外最佳保护浓度。

3.2 流式细胞术（FCM）+ LDH

IH 组凋亡率和 LDH 释放显著升高，姜黄素（0.5 μM）显著降低二者。IWR-1（Wnt 抑制剂）预处理可拮抗姜黄素的保护作用，证实 Wnt/β-catenin 通路的关键介导角色。

3.3 EdU 增殖实验

IH 显著降低 EdU 阳性细胞比例，姜黄素（0.5 μM）显著恢复，IWR-1 同样可阻断此效应。

机制总结

本研究首次系统阐释了姜黄素改善 IH 诱导海马神经发生异常的多靶点、多通路机制：

核心通路： 姜黄素 → 激活 Wnt/β-catenin 信号 → 上调 β-catenin 和 c-myc 表达 → 促进神经发生 + 抑制神经元凋亡 → 改善海马依赖性认知功能

同时，分子对接和实验验证共同表明 CTNNB1（β-catenin）和 MYC 是姜黄素治疗 OSA 的核心分子靶点。

临床意义

1. 为 OSA 相关认知障碍提供新治疗思路： 姜黄素作为天然多酚化合物，安全性数据丰富，有潜力成为 OSA 认知损害的辅助治疗候选
2. CTNNB1/MYC 可作为 OSA 认知障碍的潜在生物标志物： 其表达水平与认知功能损害程度相关，值得进一步临床验证
3. 网络药理学方法为老药新用提供高效路径： 本研究范式可用于筛选其他具有神经保护潜力的 OSA 治疗药物
4. 非药物治疗策略的实验室依据： 为 CPAP 联合营养干预（姜黄素补充）的综合方案提供基础研究支持

研究局限性

1. 临床转化尚需验证： 研究全部基于动物和细胞实验，人类 OSA 患者的有效性和安全性需进一步临床试验确认
2. 姜黄素生物利用度问题： 姜黄素口服吸收率低、代谢快，体内有效浓度维持是临床应用的主要瓶颈
3. 通路交叉： Wnt/β-catenin 与其他神经保护通路（如 BDNF/TrkB、PI3K/AKT）的交互作用尚未阐明
4. IH 建模简化： 动物 IH 模型与真实 OSA 患者的慢性间歇性缺氧存在差异，病理生理模拟程度有限

对后续研究的启示

结合本研究结论，以下方向值得关注：

1. 通路交叉验证： Wnt/β-catenin 与 TRPM2/CREB/BDNF 通路之间是否存在对话？姜黄素能否同时激活两条通路？
2. 生物标志物探索： CTNNB1、MYC 在 OSA 患者血清/外泌体中的表达水平，可作为早期认知损害的液体活检指标
3. 姜黄素衍生物： 开发高生物利用度的姜黄素类似物或纳米制剂，解决临床转化中的药代动力学瓶颈
4. Meta 分析扩展： 可系统综述姜黄素及其衍生物对睡眠障碍患者认知功能影响的现有随机对照试验证据

参考文献

1. He Y, Zhao Y, Lv RJ, et al. Curcumin activates the Wnt/β-catenin signaling pathway to alleviate hippocampal neurogenesis abnormalities caused by intermittent hypoxia: A study based on network pharmacology and experimental verification. Int Immunopharmacol. 2024;143:113299. doi:10.1016/j.intimp.2024.113299 IF: 4.7 Q1 B2

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