植物蛋白团队封面文章揭示花生茎叶提取物促睡眠作用的分子机制

我国是花生生产大国，每年产生的茎叶大于100万吨（干重），其综合利用备受关注。花生茎叶作为一种传统的草本药物和特殊食物已有历史，始载于明《滇南本草》，其后《福建药物志》和《浙江药用植物志》均有相关功效的记载。1977年出版的《中药大辞典》已有煎煮落花生枝叶治疗失眠症的记载，但其作用分子机制仍未明晰。团队前期研究初步明确了花生茎叶提取物（PSL）中改善睡眠作用的特征活性物质（J Mass Spectrometry, 2016, 51(12): 1157-1167），且发现PSL与戊巴比妥钠协同具有明显的镇静作用（Journal of the Science of Food and Agriculture, 2018, 98 (13): 4885-4894），但单独使用PSL的调控睡眠效果及其作用分子机制还不够明确。

本研究通过动物脑电监测（EEG）、细胞电生理（Cell Patch Clamp）、转录组分析（RNA-seq）及分子模拟（Molecular Docking）等“从表型到基因”研究策略系统揭示了花生茎叶提取物调节小鼠自然睡眠的分子机制。研究发现：7天或14天的PSL灌胃干预（500 mg/kg BW），雄性6~8周龄的BALB/c小鼠的总睡眠时间、慢波睡眠时间和快速眼动睡眠时间均得到显著提高。同时，以500 mg/kg BW PSL中相等剂量的两种具有类黄酮结构的DMN（61 μg/kg BW）和MIL（12 μg/kg BW）化合物分别灌胃7天，小鼠的睡眠时间也被显著延长。通过对灌胃DMN或MIL小鼠的大脑前额叶皮层进行RNA-seq分析，发现受到这两种黄酮类物质显著调控的基因（DEGs）富集在神经活动配体受体相互作用通路和细胞成分的突触部分上。对这些与神经元活性相关的DEGs进一步研究发现，有29.54%的基因与电压门控型钠、钾、钙离子通道相关。关键驱动基因预测显示，通道编码基因在这些DEGs中处于高驱动力地位，且表达趋势相似。此外，通过对体外培养13~15天的原代皮层神经元进行膜片钳实验，发现：经50 μM DMN或50 μM MIL孵育的神经元，与对照组相比，其内向电压门控钠离子通道电流与外向电压门控钾离子通道电流均显著降低。值得注意的是，50 μM DMN或50 μM MIL均抑制了诱发型动作电位的发放。这与分子对接模拟的结果一致，即MIL和DMN都可以与Nav1.2结合。结果表明：PSL提取物可以延长自然睡眠，DMN和MIL作为其中关键的活性黄酮类成分，可能是通过调节Nav和Kv通道，抑制神经元兴奋性，干预机体的自然睡眠。

该工作以封面文章形式（Back Cover）发表于Molecular Nutrition & Food Research（IF：5.82）上，王强研究员和首都医科大学张晨教授为共同通讯作者，郭瑞博士、石爱民副研究员、邓磊博士为共同第一作者。研究得到了中国农业科学院科技创新工程重点任务（CAAS-ASTIP- 2021-IFST）及国家自然科学基金（32172149）的资助。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/mnfr.202100210