اثرات محافظتی سافرانال در برابر اختلال عملکرد میتوکندری و التهاب ناشی از پروتئین اسپایک در سلول‌های ایمنی محیطی و مرکزی

پیش‌زمینه
زعفران (*Crocus sativus* L.) حاوی مولکول‌های زیست‌فعالی با خواص آنتی‌اکسیدانی، ضدالتهابی و محافظت‌کننده عصبی است. شواهد فزاینده‌ای نشان می‌دهند که ویروس کرونای سندرم حاد تنفسی شدید ۲ (SARS-CoV-2) موجب بروز التهاب عصبی و اختلال در عملکرد میتوکندری می‌شود که در پاتولوژی بیماری عصبی مرتبط با کرونا نقش دارند.
اهداف
هدف این مطالعه، ارزیابی اثرات آنتی‌اکسیدانی، ضدالتهابی و محافظت‌کننده عصبی سه مشتق زعفران (پیکروکروسین، ۴-هیدروکسی‌سافرنال و سافرنال) در سلول‌های ایمنی محیطی و میکروگلیا، و همچنین آزمودن این فرضیه است که این ترکیبات—به‌ویژه سافرنال—با التهاب و اختلال عملکرد میتوکندری ناشی از پروتئین اسپایک ۱ (S1) مقابله می‌کنند.
روش‌ها
یک رده سلولی میکروگلیال موشی نامیرا (BV2) و سلول‌های تک‌هسته‌ای خون محیطی (PBMC) انسانیِ گرفته‌شده از اهداکنندگان سالم، با غلظت‌های غیرسمی (۰٫۰۵ تا ۰٫۵ میلی‌مولار) مشتقات زعفران تیمار شدند. پارامترهای زیر مورد ارزیابی قرار گرفتند: سمیت سلولی (آزمون MTS)، ظرفیت آنتی‌اکسیدانی (آزمون DPPH)، گونه‌های فعال اکسیژن (ROS) درون‌سلولی، بیان سیتوکین‌ها (با روش‌های ELISA و PCR کمی) و پتانسیل غشای میتوکندری (آزمون JC-1). لیپوپلی‌ساکارید (LPS) به عنوان کنترل التهابی و پروتئین S1 برای مدل‌سازی التهاب عصبی و آسیب میتوکندریاییِ ناشی از SARS-CoV-2 به کار گرفته شدند.
نتایج
تمام مشتقات زعفران فعالیت آنتی‌اکسیدانی نشان دادند؛ در این میان، سافرنال قوی‌ترین اثر مهارکنندگی رادیکال DPPH و بیشترین میزان کاهش ROS درون‌سلولی را از خود بروز داد. در سلول‌های BV2 تحریک‌شده با LPS، سافرنال بیان آنزیم نیتریک اکساید سنتاز القاپذیر (iNOS) را به‌طور معنی‌داری کاهش داد. در سلول‌های PBMC، ترکیبات زعفران آزادسازی اینترلوکین-۱ بتا (IL-1β) ناشی از LPS را تعدیل کردند که در این مورد نیز سافرنال بیشترین میزان کاهش را نشان داد. پروتئین S1 موجب افزایش بیان IL-1β و فاکتور نکروز تومور آلفا (TNF-α) در سلول‌های میکروگلیای BV2 شد. درمان هم‌زمان با سافرانال، سطح این سیتوکین‌ها را به ترتیب حدود ۳۸ و ۴۴ درصد کاهش داد. ترکیب S1 موجب از دست رفتن پتانسیل غشای میتوکندری شد که سافرانال به‌طور مؤثری آن را بازیابی کرد؛ امری که توسط آنالیز فلورسانس JC-1 نیز تأیید گردید.
نتیجه‌گیری
این یافته‌ها سافرانال را به عنوان گزینه‌ای امیدوارکننده برای محافظت عصبی و پیشگیری یا کاهش آسیب‌های عصبی مرتبط با SARS-CoV-2 و سایر اختلالاتِ همراه با فعال‌سازی میکروگلیا و اختلال عملکرد میتوکندری معرفی می‌کنند.

Background
Saffron (Crocus sativus L.) contains bioactive molecules with antioxidant, anti-inflammatory, and neuroprotective properties. Growing evidence indicates that severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) promotes neuroinflammation and mitochondrial dysfunction contributing to neuro-coronavirus disease.
Objectives
The aim of this study is to evaluate the antioxidant, anti-inflammatory, and neuroprotective effects of 3 saffron derivatives, picrocrocin, 4-hydroxysafranal, and safranal, in peripheral immune cells and microglia, and to test the hypothesis that these compounds, especially safranal, counteract Spike protein 1(S1)-induced inflammation and mitochondrial dysfunction.
Methods
An immortalized murine microglial cell line (BV2) and human peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) from healthy donors were treated with saffron derivatives at nontoxic concentrations (0.05–0.5 mM). Cytotoxicity (3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-5-(3‑carboxymethoxyphenyl)-2-(4‑sulfophenyl)-2H‑tetrazolium (MTS) assay), antioxidant capacity [2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH)], intracellular reactive oxygen species (ROS; 2,7-dichlorodihydrofluorescein diacetate), cytokine expression (enzyme-linked immunosorbent assay and quantitative polymerase chain reaction), and mitochondrial membrane potential (5,5′,6,6′‑tetrachloro‑1,1′,3,3′‑tetraethylbenzimidazolylcarbocyanine iodide (JC-1) assay) were assessed. Lipopolysaccharide (LPS) served as an inflammatory control, whereas S1 was used to model SARS-CoV-2-mediated neuroinflammation and mitochondrial damage.
Results
All saffron derivatives showed antioxidant activity, with safranal demonstrating the strongest DPPH radical scavenging effect and the most pronounced reduction of intracellular ROS. In LPS-stimulated BV2 cells, safranal significantly decreased inducible nitric oxide synthase expression. In PBMCs, saffron compounds attenuated LPS-induced interleukin-1 beta (IL-1β) release, with safranal showing the greatest decrease. S1 increased IL-1β and tumor necrosis factor-alpha expression in BV2 microglia. Co-treatment with safranal reduced these cytokines by ∼38% and 44%, respectively. S1 induced a loss of mitochondrial membrane potential, which was effectively restored by safranal, as confirmed by JC-1 fluorescence analysis.
Conclusions
These findings identify safranal as a promising neuroprotective candidate for preventing or mitigating SARS-CoV-2-associated neurological damage and other disorders involving microglial activation and mitochondrial impairment.