医学1区: 揭示养血清脑丸减轻AD通过抑制Aβ沉积,改善线粒体功能障碍和葡萄糖代谢

学术   2024-10-30 20:19   浙江  


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写在前面本期推荐的是由广州中医药大学科技创新中心、中医药现代化国家重点实验室(天津)、天津天士力数智中药发展有限公司等研究团队合作近期发表于Phytomedicine (IF6.7)的一篇文章,内表型网络策略揭示养血清脑丸抑制Aβ沉积,改善线粒体功能障碍和葡萄糖代谢

期刊简介

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题目及作者信息

    An endophenotype network strategy uncovers YangXue QingNao Wan suppresses Aβ deposition, improves mitochondrial dysfunction and glucose metabolism

摘要】(阅读原文为主

背景
阿尔茨海默病(AD)是一个不断升级的全球健康问题,由于其复杂的发病机制,缺乏有效的治疗方法。养血清脑丸(YXQNW)是中国食品药品监督管理局(CFDA)批准的中药配方,已在临床II期重新用于治疗阿尔茨海默病。
目的
本研究旨在阐明YXQNW的抗AD作用,并采用内表型网络策略探索其潜在的治疗机制。
方法
在此,我们提出了一种内表型网络策略,该策略结合了大鼠血清中的活性成分鉴定、网络邻近性预测、代谢组学和两种动物模型中的体内实验验证。特别是,利用UPLC-Q-TOF-MS/MS,在YXQNW中鉴定活性成分,构建药物靶点网络。我们应用网络邻近性,通过整合药物靶点网、AD内表型基因集和人类蛋白质相互作用组,鉴定YXQNW的潜在AD病理机制,并在两种动物模型中验证了相关机制。在d-半乳糖诱导的衰老大鼠模型中,以不同剂量给予YXQNW,通过行为测试、尼氏染色和透射电子显微镜(TEM)进行认知和神经元评估。LC-MS代谢组学分析揭示了YXQNW对脑代谢物的影响,表明了治疗途径。通过WB和ELISA测量关键蛋白质和生化物质的水平,为YXQNW的神经保护机制提供了见解。此外,使用5×FAD模型小鼠,通过强饲法给予YXQNW两剂14天。淀粉样蛋白-β水平、转运蛋白表达和脑血流已通过MRI和生化检测进行检测。
结果
网络邻近性分析表明,YXQNW对AD的影响与淀粉样β蛋白、突触功能、葡萄糖代谢和线粒体功能高度相关。代谢组学与体内实验验证的结果表明,YXQNW有可能通过上调GLUT1和GLUT3的表达来改善大脑中的葡萄糖转运异常,同时通过增加O-GlcNA酰化进一步增强葡萄糖代谢,并通过AMPK/Sirt1通路减轻线粒体功能障碍,从而改善d-半乳糖诱导的大鼠认知缺陷。此外,YXQNW治疗显著降低了5×FAD小鼠海马中的Aβ1-42水平,并增强了脑血流量(CBF)。而机制研究结果表明,YXQNW治疗增加了5×FAD模型小鼠Aβ转运蛋白ABCB1的表达,促进了Aβ从脑中的清除,缓解了AD样症状。
结论

本研究表明,YXQNW可能通过抑制Aβ沉积和改善线粒体功能障碍和葡萄糖代谢来缓解AD,从而为AD提供了一种有前景的治疗方法。

图文摘要

前言

    根据世界卫生组织的数据,全球有超过5500万人受到痴呆症的影响,每年报告近1000万新病例。阿尔茨海默病(AD)是最常见的痴呆症,占所有病例的60-70%。AD的关键病理特征是大脑中淀粉样斑块和神经原纤维缠结(NFT)的存在,这会导致突触和神经元损伤,并导致认知能力下降。目前,美国食品和药物管理局(FDA)仅批准了八种药物用于治疗阿尔茨海默病症状,包括两种抗淀粉样蛋白治疗(阿度卡单抗和乐康单抗)、四种胆碱酯酶抑制剂(多奈哌齐、他克林、加兰他敏和利凡斯的明)、美金刚以及多奈哌齐和美金刚的联合疗法。然而,由于发病机制尚不清楚,这些药物并不能阻止导致AD的核心大脑变化,也无法减缓或阻止其进展。
    养血清脑丸(YXQNW)是天士力制药有限公司生产的一种中草药复方制剂,广泛用于缓解头痛、头晕、易怒、失眠、高血压和做梦等症状。YXQNW和脑保健颗粒含有相同的草药,但剂量不同。正在进行一项II期临床试验,以评估YXQNW在轻度至中度AD患者中的安全性和有效性(NCT04780399)。先前的研究报告称,YXQNW通过减少Aβ42纤维形成和改变其体外β-折叠构象来抑制淀粉样蛋白的初级成核。此外,YXQNW在APPswePS1dE9转基因小鼠中减少了AD样病理和认知能力下降,并增强了盐酸美金刚的疗效。然而,YXQNW对抗AD进展中认知能力下降的详细药理学机制仍不清楚。

    在这项研究中,我们提出了一种内表型网络策略,以阐明YXQNW治疗AD的机制。该框架结合了UPLC-Q-TOF-MS/MS化学分析、网络邻近性、代谢组学和5×FAD小鼠和d-半乳糖诱导的衰老大鼠的内表型验证。具体而言,YXQNW的化学特征首先通过UPLC-Q-TOF-MS在大鼠血浆中破译。采用网络邻近性预测来计算YXQNW的靶成分网络与表征AD发病机制的内表型网络模块之间的显著邻近值。随后,在D-半乳糖诱导的大鼠模型中评估了YXQNW改善认知能力和脑葡萄糖代谢的潜力,采用代谢组学来证实其增强认知和抗衰老作用的机制。最后,我们使用5×FAD小鼠评估了YXQNW抗AD的另一种机制,以评估其对脑血流(CBF)和Aβ的影响。我们的研究为阐明YXQNW治疗AD的潜在物质基础和内在机制奠定了坚实的基础。

结果部分
1.网络邻近度法预测养血清脑颗丸潜在的抗AD病理机制。

2.养血清脑颗丸改善D-半乳糖诱导的大鼠O-GlcNAcylation水平。 
3.养血清脑丸改善D-半乳糖诱导大鼠模型糖代谢紊乱的潜在机制 

 4. 养血清脑丸对5×FAD小鼠CBF和Aβ变化的影响。

 5. 养血清脑丸改善AD的作用机制图。

结论与讨论

      综上所述,本研究提出一种内表型网络策略,结合UPLC-Q-TOF-MS/MS化学分析、网络邻近度、非靶向代谢组学以及5×FAD小鼠模型和D-半乳糖诱导的认知障碍大鼠模型等两种动物模型的体内实验验证,系统的探索养血清脑丸治疗阿尔茨海默病(AD)的潜在机制。然而,还需要进一步的研究来验证剩余的网络预测机制,如突触功能和其他相关途径。最后,需要进一步研究养血清脑颗粒/丸调控糖代谢紊乱的确切机制。

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