Acetylcysteine（NAC）的作用機(jī)制及在抗氧化等研究中的應(yīng)用_abio生物試劑品牌網(wǎng)
Acetylcysteine（NAC，N - 乙酰半胱氨酸，AbMole，M5385）是一種含硫的氨基酸衍生物，也是細(xì)胞和動物實驗中最常用到的抗氧化劑之一。Acetylcysteine的巰基可直接清除活性氧（ROS），并且Acetylcysteine可參與谷胱甘肽的合成過程，從而間接參與機(jī)體的抗氧化防御體系。
AbMole為全球科研客戶提供高純度、高生物活性的抑制劑、細(xì)胞因子、人源單抗、天然產(chǎn)物、熒光染料、多肽、靶點蛋白、化合物庫、抗生素等科研試劑，全球大量文獻(xiàn)專利引用。
一、Acetylcysteine（NAC）的作用機(jī)制和研究應(yīng)用
NAC（Acetylcysteine，AbMole，M5385）作為谷胱甘肽（GSH）的前體，在細(xì)胞內(nèi)的抗氧化過程中起到重要作用。GSH 是細(xì)胞內(nèi)最為重要的非蛋白巰基抗氧化劑之一，它由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸組成，其中半胱氨酸上的巰基是其發(fā)揮抗氧化作用的關(guān)鍵部位。在細(xì)胞內(nèi)，NAC經(jīng)過一系列酶的作用，可脫去乙?；?，生成半胱氨酸，為 GSH的合成提供了重要的原料。此外，Acetylcysteine（NAC）的結(jié)構(gòu)中含有巰基（-SH），這一基團(tuán)也賦予了Acetylcysteine抗氧化活性，它可以直接與活性氧（ROS）反應(yīng)，清除細(xì)胞內(nèi)的過量ROS，減輕氧化應(yīng)激對細(xì)胞的損傷[1]。
圖 1. Acetylcystein的作用機(jī)理[1]
1.Acetylcysteine用于細(xì)胞保護(hù) 在細(xì)胞實驗中，
NAC（Acetylcysteine，AbMole，M5385）展現(xiàn)出卓越的細(xì)胞保護(hù)能力，眾多研究證明了這一點。在一項針對氧化應(yīng)激損傷的細(xì)胞實驗中，研究人員選用了人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（HUVECs）[2]。通過過氧化氫（H2O2）處理 HUVECs，成功構(gòu)建了氧化應(yīng)激損傷模型。結(jié)果顯示，當(dāng)在細(xì)胞培養(yǎng)液中添加NAC后，細(xì)胞內(nèi)的 ROS 水平顯著降低，細(xì)胞膜的完整性得到有效保護(hù)，細(xì)胞的存活率明顯提高。此外，在類器官和干細(xì)胞研究中，Acetylcysteine也是培養(yǎng)基中的重要組分之一，可起到保護(hù)干細(xì)胞，幫助類器官成型的作用。
2.Acetylcysteine細(xì)胞凋亡與增殖調(diào)控 研究發(fā)現(xiàn)， NAC（Acetylcysteine，AbMole，M5385）在促進(jìn)細(xì)胞增殖方面也顯示出顯著效果。NAC能夠通過上調(diào)PAX7、MYF5、MRF4和MYHC等基因的表達(dá)，促進(jìn)骨骼肌細(xì)胞的增殖和分化[3]。此外，NAC還能夠通過激活PI3K/AKT信號通路，促進(jìn)卵巢顆粒細(xì)胞的增殖，并增加雌二醇（E2）和孕酮（P4）的分泌[4]。NAC在抑制細(xì)胞凋亡方面也具有重要作用。例如，在一項研究中，NAC被用于減輕輻射對HT22細(xì)胞的凋亡誘導(dǎo)，結(jié)果顯示NAC能夠顯著降低凋亡蛋白Bax和Cleaved-caspase-3的表達(dá)，減少細(xì)胞凋亡率[5]。在另一項研究中，NAC通過抑制AMPK和激活mTOR表達(dá)，減輕了由分枝桿菌細(xì)胞膜成分引起的細(xì)胞凋亡和自噬[6]。此外，Acetylcysteine也可以通過消除氧化應(yīng)激，避免細(xì)胞鐵死亡的發(fā)生。 3.Acetylcysteine用于動物實驗研究 N-乙酰半胱氨酸（NAC，Acetylcysteine，AbMole，M5385）作為一種多功能的生物活性化合物，在動物實驗研究中展現(xiàn)了廣泛的抗氧化、抗炎、神經(jīng)保護(hù)以及細(xì)胞凋亡與增殖調(diào)控作用。在非酒精性脂肪肝病（NAFLD）的動物模型中，NAC通過抗氧化作用顯著減少了肝臟脂質(zhì)的積累，改善了肝功能指標(biāo)，降低了氧化應(yīng)激標(biāo)志物的水平，從而在一定程度上緩解了NAFLD的病理進(jìn)程[7]。在糖尿病模型中，NAC不僅能夠抑制肝臟脂肪變性和葡萄糖耐受不良，還能改善血脂譜，對動物糖尿病及其相關(guān)并發(fā)癥的抑制具有潛在的應(yīng)用價值[8]。此外，在動物中風(fēng)模型中，NAC能夠減少腦梗死面積，改善神經(jīng)功能缺損和殘疾，其神經(jīng)保護(hù)作用在動物實驗中得到了明確的體現(xiàn)[9]。在慢性阻塞性肺?。–OPD）的動物模型中，NAC能夠顯著減輕氣道炎癥，減少炎癥細(xì)胞的浸潤和炎癥因子的釋放，從而改善肺功能[10]。在炎癥性腸?。↖BD）的動物模型中，NAC通過抑制炎癥因子的產(chǎn)生，如腫瘤壞死因子-α（TNF-α）和白細(xì)胞介素-6（IL-6），減輕腸道炎癥，降低炎癥標(biāo)志物的水平。這些研究表明，NAC在多種疾病模型中能夠減輕氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)，促進(jìn)細(xì)胞增殖，并抑制細(xì)胞凋亡，為多種疾病的研究提供了新的思路。 2014年，AbMole的兩款抑制劑分別被西班牙國家心血管研究中心和美國哥倫比亞大學(xué)用于動物體內(nèi)實驗，相關(guān)科研成果發(fā)表于頂刊 Nature 和 Nature Medicine。 二、范例詳解 1.Cell Metab. 2024 Mar 5;36(3):466-483.e7. 中國藥科大學(xué)在上述論文中探究了心理壓力如何通過腸道微生物群落的代謝產(chǎn)物影響腸道干細(xì)胞（ISCs）的命運決定，進(jìn)而擾亂腸道穩(wěn)態(tài)。研究揭示了心理壓力通過激活交感神經(jīng)系統(tǒng)，富集腸道共生菌Lactobacillus murinus，增加其產(chǎn)生的色氨酸代謝產(chǎn)物indole-3-acetate（IAA），從而干擾ISCs的線粒體呼吸，導(dǎo)致腸道分泌細(xì)胞的可轉(zhuǎn)移性損傷。研究還發(fā)現(xiàn)，通過口服α-酮戊二酸（α-KG）補(bǔ)充可以增強(qiáng)ISCs的分化能力，并賦予對壓力觸發(fā)的腸道上皮損傷的抵抗力。在文章中，科研人員還構(gòu)建了腸道類器官，以進(jìn)行上述研究，并使用了AbMole的 N-乙酰半胱氨酸（NAC，Acetylcysteine，AbMole，M5385）作為類器官培養(yǎng)基中的重要調(diào)節(jié)劑。
圖 2. Chronic stress disrupts ISC differentiation and mitochondrial homeostasis[11]
2.Acta Pharm Sin B. 2022 May;12(5):2300-2314. 中國中醫(yī)科學(xué)院中藥研究所在上述文章中研究了雷公藤內(nèi)酯醇（Celastrol）在改善肝纖維化中的作用及其分子機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，雷公藤內(nèi)酯醇通過促進(jìn)活性氧（ROS）的產(chǎn)生和誘導(dǎo)鐵死亡（ferroptosis）來發(fā)揮抗纖維化作用。鐵死亡是一種由鐵和ROS依賴的膜脂過氧化過度引起的調(diào)節(jié)性細(xì)胞死亡形式。研究人員利用活性基團(tuán)蛋白質(zhì)組學(xué)（ABPP）、生物正交點擊化學(xué)反應(yīng)和細(xì)胞熱位移分析（CETSA）等技術(shù)，發(fā)現(xiàn)雷公藤內(nèi)酯醇能夠直接與過氧化還原酶（PRDXs，包括PRDX1、PRDX2、PRDX4和PRDX6）結(jié)合，并抑制它們的抗氧化活性。此外，雷公藤內(nèi)酯醇還靶向血紅素氧合酶1（HO-1），并上調(diào)其在激活的HSCs中的表達(dá)。在實驗中，科研人員使用了由AbMole提供的
N-乙酰半胱氨酸（NAC，Acetylcysteine，AbMole，M5385），鐵死亡抑制劑，以驗證鐵死亡是雷公藤內(nèi)酯醇抗纖維化的核心機(jī)制。
圖 3. Celastrol exerts anti-fibrosis effect by inducing ferroptosis in activated-HSCs[12]
AbMole是ChemBridge中國區(qū)官方指定合作伙伴。
參考文獻(xiàn)及鳴謝 [1] B. Pedre, U. Barayeu, D. Ezeri?a, et al., The mechanism of action of N-acetylcysteine (NAC): The emerging role of H(2)S and sulfane sulfur species, Pharmacology & therapeutics 228 (2021) 107916. [2] N. Peng, Y. Geng, J. Ouyang, et al., Endothelial glycocalyx injury is involved in heatstroke-associated coagulopathy and protected by N-acetylcysteine, Frontiers in immunology 14 (2023) 1159195. [3] J. Lu, P. Zhao, X. Ding, et al., N-acetylcysteine stimulates the proliferation and differentiation in heat-stressed skeletal muscle cells, Journal of thermal biology 124 (2024) 103958. [4] J. Wang, Y. Yang, J. Ma, et al., Molecular Mechanism of N-Acetylcysteine Regulating Proliferation and Hormone Secretion of Granulosa Cells in Sheep, Reproduction in domestic animals = Zuchthygiene 60(1) (2025) e70006. [5] Y. Huang, X. Mei, W. Jiang, et al., Mesenchymal Stem Cell-Conditioned Medium Protects Hippocampal Neurons From Radiation Damage by Suppressing Oxidative Stress and Apoptosis, Dose-response : a publication of International Hormesis Society 19(1) (2021) 1559325820984944. [6] X. Lin, M. Wei, F. Song, et al., N-acetylcysteine (NAC) Attenuating Apoptosis and Autophagy in RAW264.7 Cells in Response to Incubation with Mycolic Acid from Bovine Mycobacterium tuberculosis Complex, Polish journal of microbiology 69(2) (2020) 223-229. [7] M. M. Abdel-DAIm, A. A. Dessouki, H. G. Abdel-Rahman, et al., Hepatorenal protective effects of taurine and N-acetylcysteine against fipronil-induced injuries: The antioxidant status and apoptotic markers expression in rats, The Science of the total environment 650(Pt 2) (2019) 2063-2073. [8] Deepmala, J. Slattery, N. Kumar, et al., Clinical trials of N-acetylcysteine in psychiatry and neurology: A systematic review, Neuroscience and biobehavioral reviews 55 (2015) 294-321. [9] B. S. Fernandes, O. M. Dean, S. Dodd, et al., N-Acetylcysteine in depressive symptoms and functionality: a systematic review and meta-analysis, The Journal of clinical psychiatry 77(4) (2016) e457-66. [10] A. Kharazmi, H. Nielsen, P. O. Schi?tz, N-acetylcysteine inhibits human neutrophil and monocyte chemotaxis and oxidative metabolism, International journal of immunopharmacology 10(1) (1988) 39-46. [11] W. Wei, Y. Liu, Y. Hou, et al., Psychological stress-induced microbial metabolite indole-3-acetate disrupts intestinal cell lineage commitment, Cell metabolism 36(3) (2024) 466-483.e7. [12] P. Luo, D. Liu, Q. Zhang, et al., Celastrol induces ferroptosis in activated HSCs to ameliorate hepatic fibrosis via targeting peroxiredoxins and HO-1, Acta pharmaceutica Sinica. B 12(5) (2022) 2300-2314.
圖 1. Acetylcystein的作用機(jī)理[1]
1.Acetylcysteine用于細(xì)胞保護(hù) 在細(xì)胞實驗中，
NAC（Acetylcysteine，AbMole，M5385）展現(xiàn)出卓越的細(xì)胞保護(hù)能力，眾多研究證明了這一點。在一項針對氧化應(yīng)激損傷的細(xì)胞實驗中，研究人員選用了人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（HUVECs）[2]。通過過氧化氫（H2O2）處理 HUVECs，成功構(gòu)建了氧化應(yīng)激損傷模型。結(jié)果顯示，當(dāng)在細(xì)胞培養(yǎng)液中添加NAC后，細(xì)胞內(nèi)的 ROS 水平顯著降低，細(xì)胞膜的完整性得到有效保護(hù)，細(xì)胞的存活率明顯提高。此外，在類器官和干細(xì)胞研究中，Acetylcysteine也是培養(yǎng)基中的重要組分之一，可起到保護(hù)干細(xì)胞，幫助類器官成型的作用。
2.Acetylcysteine細(xì)胞凋亡與增殖調(diào)控 研究發(fā)現(xiàn)， NAC（Acetylcysteine，AbMole，M5385）在促進(jìn)細(xì)胞增殖方面也顯示出顯著效果。NAC能夠通過上調(diào)PAX7、MYF5、MRF4和MYHC等基因的表達(dá)，促進(jìn)骨骼肌細(xì)胞的增殖和分化[3]。此外，NAC還能夠通過激活PI3K/AKT信號通路，促進(jìn)卵巢顆粒細(xì)胞的增殖，并增加雌二醇（E2）和孕酮（P4）的分泌[4]。NAC在抑制細(xì)胞凋亡方面也具有重要作用。例如，在一項研究中，NAC被用于減輕輻射對HT22細(xì)胞的凋亡誘導(dǎo)，結(jié)果顯示NAC能夠顯著降低凋亡蛋白Bax和Cleaved-caspase-3的表達(dá)，減少細(xì)胞凋亡率[5]。在另一項研究中，NAC通過抑制AMPK和激活mTOR表達(dá)，減輕了由分枝桿菌細(xì)胞膜成分引起的細(xì)胞凋亡和自噬[6]。此外，Acetylcysteine也可以通過消除氧化應(yīng)激，避免細(xì)胞鐵死亡的發(fā)生。 3.Acetylcysteine用于動物實驗研究 N-乙酰半胱氨酸（NAC，Acetylcysteine，AbMole，M5385）作為一種多功能的生物活性化合物，在動物實驗研究中展現(xiàn)了廣泛的抗氧化、抗炎、神經(jīng)保護(hù)以及細(xì)胞凋亡與增殖調(diào)控作用。在非酒精性脂肪肝病（NAFLD）的動物模型中，NAC通過抗氧化作用顯著減少了肝臟脂質(zhì)的積累，改善了肝功能指標(biāo)，降低了氧化應(yīng)激標(biāo)志物的水平，從而在一定程度上緩解了NAFLD的病理進(jìn)程[7]。在糖尿病模型中，NAC不僅能夠抑制肝臟脂肪變性和葡萄糖耐受不良，還能改善血脂譜，對動物糖尿病及其相關(guān)并發(fā)癥的抑制具有潛在的應(yīng)用價值[8]。此外，在動物中風(fēng)模型中，NAC能夠減少腦梗死面積，改善神經(jīng)功能缺損和殘疾，其神經(jīng)保護(hù)作用在動物實驗中得到了明確的體現(xiàn)[9]。在慢性阻塞性肺?。–OPD）的動物模型中，NAC能夠顯著減輕氣道炎癥，減少炎癥細(xì)胞的浸潤和炎癥因子的釋放，從而改善肺功能[10]。在炎癥性腸?。↖BD）的動物模型中，NAC通過抑制炎癥因子的產(chǎn)生，如腫瘤壞死因子-α（TNF-α）和白細(xì)胞介素-6（IL-6），減輕腸道炎癥，降低炎癥標(biāo)志物的水平。這些研究表明，NAC在多種疾病模型中能夠減輕氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)，促進(jìn)細(xì)胞增殖，并抑制細(xì)胞凋亡，為多種疾病的研究提供了新的思路。 2014年，AbMole的兩款抑制劑分別被西班牙國家心血管研究中心和美國哥倫比亞大學(xué)用于動物體內(nèi)實驗，相關(guān)科研成果發(fā)表于頂刊 Nature 和 Nature Medicine。 二、范例詳解 1.Cell Metab. 2024 Mar 5;36(3):466-483.e7. 中國藥科大學(xué)在上述論文中探究了心理壓力如何通過腸道微生物群落的代謝產(chǎn)物影響腸道干細(xì)胞（ISCs）的命運決定，進(jìn)而擾亂腸道穩(wěn)態(tài)。研究揭示了心理壓力通過激活交感神經(jīng)系統(tǒng)，富集腸道共生菌Lactobacillus murinus，增加其產(chǎn)生的色氨酸代謝產(chǎn)物indole-3-acetate（IAA），從而干擾ISCs的線粒體呼吸，導(dǎo)致腸道分泌細(xì)胞的可轉(zhuǎn)移性損傷。研究還發(fā)現(xiàn)，通過口服α-酮戊二酸（α-KG）補(bǔ)充可以增強(qiáng)ISCs的分化能力，并賦予對壓力觸發(fā)的腸道上皮損傷的抵抗力。在文章中，科研人員還構(gòu)建了腸道類器官，以進(jìn)行上述研究，并使用了AbMole的 N-乙酰半胱氨酸（NAC，Acetylcysteine，AbMole，M5385）作為類器官培養(yǎng)基中的重要調(diào)節(jié)劑。
圖 2. Chronic stress disrupts ISC differentiation and mitochondrial homeostasis[11]
2.Acta Pharm Sin B. 2022 May;12(5):2300-2314. 中國中醫(yī)科學(xué)院中藥研究所在上述文章中研究了雷公藤內(nèi)酯醇（Celastrol）在改善肝纖維化中的作用及其分子機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，雷公藤內(nèi)酯醇通過促進(jìn)活性氧（ROS）的產(chǎn)生和誘導(dǎo)鐵死亡（ferroptosis）來發(fā)揮抗纖維化作用。鐵死亡是一種由鐵和ROS依賴的膜脂過氧化過度引起的調(diào)節(jié)性細(xì)胞死亡形式。研究人員利用活性基團(tuán)蛋白質(zhì)組學(xué)（ABPP）、生物正交點擊化學(xué)反應(yīng)和細(xì)胞熱位移分析（CETSA）等技術(shù)，發(fā)現(xiàn)雷公藤內(nèi)酯醇能夠直接與過氧化還原酶（PRDXs，包括PRDX1、PRDX2、PRDX4和PRDX6）結(jié)合，并抑制它們的抗氧化活性。此外，雷公藤內(nèi)酯醇還靶向血紅素氧合酶1（HO-1），并上調(diào)其在激活的HSCs中的表達(dá)。在實驗中，科研人員使用了由AbMole提供的
N-乙酰半胱氨酸（NAC，Acetylcysteine，AbMole，M5385），鐵死亡抑制劑，以驗證鐵死亡是雷公藤內(nèi)酯醇抗纖維化的核心機(jī)制。
圖 3. Celastrol exerts anti-fibrosis effect by inducing ferroptosis in activated-HSCs[12]
AbMole是ChemBridge中國區(qū)官方指定合作伙伴。
參考文獻(xiàn)及鳴謝 [1] B. Pedre, U. Barayeu, D. Ezeri?a, et al., The mechanism of action of N-acetylcysteine (NAC): The emerging role of H(2)S and sulfane sulfur species, Pharmacology & therapeutics 228 (2021) 107916. [2] N. Peng, Y. Geng, J. Ouyang, et al., Endothelial glycocalyx injury is involved in heatstroke-associated coagulopathy and protected by N-acetylcysteine, Frontiers in immunology 14 (2023) 1159195. [3] J. Lu, P. Zhao, X. Ding, et al., N-acetylcysteine stimulates the proliferation and differentiation in heat-stressed skeletal muscle cells, Journal of thermal biology 124 (2024) 103958. [4] J. Wang, Y. Yang, J. Ma, et al., Molecular Mechanism of N-Acetylcysteine Regulating Proliferation and Hormone Secretion of Granulosa Cells in Sheep, Reproduction in domestic animals = Zuchthygiene 60(1) (2025) e70006. [5] Y. Huang, X. Mei, W. Jiang, et al., Mesenchymal Stem Cell-Conditioned Medium Protects Hippocampal Neurons From Radiation Damage by Suppressing Oxidative Stress and Apoptosis, Dose-response : a publication of International Hormesis Society 19(1) (2021) 1559325820984944. [6] X. Lin, M. Wei, F. Song, et al., N-acetylcysteine (NAC) Attenuating Apoptosis and Autophagy in RAW264.7 Cells in Response to Incubation with Mycolic Acid from Bovine Mycobacterium tuberculosis Complex, Polish journal of microbiology 69(2) (2020) 223-229. [7] M. M. Abdel-DAIm, A. A. Dessouki, H. G. Abdel-Rahman, et al., Hepatorenal protective effects of taurine and N-acetylcysteine against fipronil-induced injuries: The antioxidant status and apoptotic markers expression in rats, The Science of the total environment 650(Pt 2) (2019) 2063-2073. [8] Deepmala, J. Slattery, N. Kumar, et al., Clinical trials of N-acetylcysteine in psychiatry and neurology: A systematic review, Neuroscience and biobehavioral reviews 55 (2015) 294-321. [9] B. S. Fernandes, O. M. Dean, S. Dodd, et al., N-Acetylcysteine in depressive symptoms and functionality: a systematic review and meta-analysis, The Journal of clinical psychiatry 77(4) (2016) e457-66. [10] A. Kharazmi, H. Nielsen, P. O. Schi?tz, N-acetylcysteine inhibits human neutrophil and monocyte chemotaxis and oxidative metabolism, International journal of immunopharmacology 10(1) (1988) 39-46. [11] W. Wei, Y. Liu, Y. Hou, et al., Psychological stress-induced microbial metabolite indole-3-acetate disrupts intestinal cell lineage commitment, Cell metabolism 36(3) (2024) 466-483.e7. [12] P. Luo, D. Liu, Q. Zhang, et al., Celastrol induces ferroptosis in activated HSCs to ameliorate hepatic fibrosis via targeting peroxiredoxins and HO-1, Acta pharmaceutica Sinica. B 12(5) (2022) 2300-2314. 本站“ABIO生物試劑品牌網(wǎng)”圖片文字來自互聯(lián)網(wǎng)
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