Aconitin hæmmer GSK-3 β og modvirker β-amyloid protein induceret neuronal skade
Alzheimers sygdom (AD) er en af de mest betydningsfulde centrale neurodegenerative sygdomme, der er kendetegnet ved progressiv kognitiv svækkelse og adfærdsmæssige skader. Med den stigende aldring i samfundet er det blevet et globalt folkesundhedsproblem. Ifølge World Alzheimer's Report, der er udgivet af International Alzheimer's Association, er der ca. 50 millioner AD-patienter på verdensplan, og det anslås, at der vil være 82 millioner i 2030 og 152 millioner i 2050. Den unormale stigning af beta-amyloidprotein (A β) i nervevæv betragtes ikke kun som en af de vigtigste patologiske ændringer i AD, men også som en vigtig årsag til neuronal skade i AD. Forskningsresultaterne om neurotoksiciteten af A β fortsætter med at hobe sig op. Flere kliniske forsøg med lægemidler, der specifikt fjerner A β, er imidlertid endt som fiaskoer, hvilket har fået lægemiddeludviklere til at fokusere på at øge nervecellernes tolerance over for de cytotoksiske virkninger af A β. Der findes dog i øjeblikket ikke noget kommercielt tilgængeligt nyt lægemiddel.

Traditionel kinesisk medicin har en god effekt på at forbedre patienternes kognitive evner i behandlingen af AD. Med hensyn til forståelsen af ætiologi og patogenese af AD mener den traditionelle kinesiske medicin Fu Yang School, at "overdreven Yin-transformation, utilstrækkelig Yang-transformation og endogen uklar ondskab" er de vigtigste årsager og patogenese af AD. "Yuan Yang-mangel og" Yang-mangel og Yin-overskud "spiller en førende rolle i forekomsten og udviklingen af AD. Fuzi er kendt som det første produkt af traditionel kinesisk medicin til "returnering af yang og redning af omvendt" med betydelige virkninger af tonificerende ild og hjælp til yang. Det bruges i vid udstrækning til klinisk behandling af AD af den traditionelle kinesiske medicinskole til toning af yang og har skabt en række klinisk effektive sammensatte præparater såsom Wu Zang Wen Yang Hua Yu Tang. Aconitin er en vigtig aktiv ingrediens i Aconitum carmichaelii. Tidligere undersøgelser har vist, at aconitin har farmakologiske virkninger såsom kardiotoniske, smertestillende, antitumor- og immunmodulerende virkninger. Den farmakologiske mekanisme er relateret til aktivering af phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K). Glykogensyntase-kinase 3 β (GSK-3 β) er en vigtig downstream-målkinase, der regulerer PI3K-signalvejen negativt. GSK-3 β fosforyleret på Tyr216-stedet er dens aktiverede form, og A β-induceret overaktivering af GSK-3 β betragtes som en af de vigtige årsager til neuronal skade i AD-processen. Indtil videre er der ikke noget, der tyder på, at aconitin kan afhjælpe neuronale skader forårsaget af A β -medieret GSK-3 β-hyperfosforylering.

Denne undersøgelse anvendte en cellemodel induceret af A β 1-40 in vitro for at undersøge, om aconitin udøver neurobeskyttende virkninger på SH-SY5Y-neuroner ved at regulere fosforyleringsniveauet af Tyr216-stedet for GSK-3 β, hvilket er nyttigt for at forstå den molekylære mekanisme ved brug af traditionel kinesisk medicin Aconitum til klinisk behandling af AD på molekylært niveau.

Så tidligt som 15-20 år eller endnu tidligere, før de typiske symptomer på kognitiv svækkelse og adfærdsforstyrrelser ved AD viser sig, har A β, som har cytotoksiske virkninger på nerveceller, allerede gennemgået en patologisk aggregering i hjernen hos AD-patienter, men der er ingen tydelige symptomer på hukommelsestab på dette tidspunkt. A β har betydelig cytotoksicitet over for nerveceller og inducerer ikke kun cellulært oxidativt stress og neuroinflammation, men forstyrrer også åbningen af cellemembranens ionkanaler, hvilket fører til en ubalance af ionkoncentrationsgradienter i og uden for cellen, unormalt transmembranpotentiale i cellemembranen og direkte skader den kolinerge nerveledningsfunktion, hvilket resulterer i kolinerge nervesignaloverførselsforstyrrelser samt direkte inducerer neuronal apoptose. Når patienterne udviser typiske kognitive og adfærdsmæssige svækkelser, er deres hjernes nerveceller i vid udstrækning gået tabt, og der kan observeres betydelig hjerneatrofi på hjernens billeddannelse. På dette tidspunkt er det vanskeligt at opnå en ideel klinisk effekt ved at bruge lægemidler til at fjerne A β, hvilket også er en af grundene til, at AD har været klinisk vanskelig at behandle siden den formelle definition i 1907. At finde effektive lægemidler, der kan øge nervecellernes tolerance over for de cytotoksiske virkninger af A β-celler og gribe ind med lægemidler i de tidlige stadier af AD-patologi, er en af de vigtige komponenter i en omfattende plan for lægemiddelterapi for effektivt at forhindre vedvarende progression af AD. At starte behandlingen tidligt betyder normalt, at patienterne har brug for en længere periode med medicin, og fordelene ved medicinsk behandling skal nøje afvejes mod risiciene ved medicinsikkerhed. I betragtning af at traditionel kinesisk medicin og dens aktive ingredienser generelt har god sikkerhed, og at deres farmakologiske egenskaber med flere målgrupper er egnede til komplekse kroniske sygdomme som AD, kan tidlig indgriben med traditionel kinesisk medicin og dens aktive ingredienser være et rimeligt potentielt valg.

Den traditionelle kinesiske medicin Fu Yang School sætter stor pris på principperne om opvarmning af yang og fjernelse af blodstasis i Fuzi og har opnået gode resultater med at forbedre kognitive og adfærdsmæssige symptomer i den kliniske behandling af AD. Aconitin er ikke kun et vigtigt farmakologisk stof i Aconitum, men også en vigtig årsag til Aconitum-forgiftning. Derfor er balancen mellem medicin i Aconitum-afkog kompleks, og det er også den dominerende grund til at vælge Aconitine som forskningsobjekt. Aconitin, som er en vigtig bioaktiv komponent i Aconitum, har i tidligere undersøgelser vist sig at aktivere den farmakologiske aktivitet af PI3K. Aktiveringen af PI3K kan negativt regulere aktiveringen af GSK-3 β forårsaget af fosforylering af Tyr216-stedet. GSK-3 β er involveret i generering, aggregering og efterfølgende neuronal skade af A β, mens A β - medieret neuroinflammation og oxidativ stress også kan inducere fosforyleringsaktivering af GSK-3 β. Derudover kan overaktiveret GSK-3 β også forstyrre aktiviteten af den vigtige neurotransmitter acetylcholin, fremskynde neuronal axonal degeneration, hindre axonal transport og yderligere forværre kognitiv dysfunktion. Baseret på ovenstående forskningsresultater kan det med rimelighed udledes, at aconitin hjælper med at øge nervecellernes modstandsdygtighed over for den cytotoksiske virkning af A β, og denne gavnlige farmakologiske virkning er relateret til dens hæmning af GSK-3 β-fosforylering på Tyr216-stedet og aktivering. Denne spekulation kræver dog eksperimentelle beviser for at blive bekræftet.

I denne undersøgelse blev der med succes etableret en celleskademodel ved at inkubere SH-SY5Y-celler med A β 1-40, som var karakteriseret ved en stigning i LDH-niveauer i cellekulturens supernatant, ledsaget af en betydelig stigning i apoptose- og nekrosehastigheder. 5 nmol/L aconitin viste ikke signifikant cytotoksicitet, men forbehandling af SH-SY5Y-celler med aconitin reducerede signifikant celleskader forårsaget af A β 1-40. Frigivelsen af LDH fra celleskader blev markant reduceret, og både apoptose- og nekrosehastigheden blev markant nedsat. Samtidig blev fosforyleringsniveauet af GSK-3 β på Tyr216-stedet markant reduceret, hvilket indikerer, at den cellulære sikkerhed af aconitin ved denne koncentration er acceptabel og forbedrer cellernes evne til at modstå A β-cytotoksicitet. Denne effekt kan være relateret til dens hæmning af GSK-3 β-phosphorylering på Tyr216-stedet og aktivering.

Det antages generelt, at aconitin er kardiotoksisk. Derfor bruges metoder som iblødsætning i rent vand, behandling med galdeblære og gentagen dampning til at reducere aconitin i aconit. Hydrolysen af aconitin fremmes ved langtidsstegning. Spor af aconitin kommer dog stadig ind i menneskekroppen og giver tilsvarende farmakologiske virkninger. Der findes forskningsrapporter om den mekanisme, hvormed aconitin kommer ind i centralnervesystemet gennem blod-hjerne-barrieren. En protonkoblet organisk kation-omvendt bærer er involveret i blod-hjerne-barrierens transport af aconitin-alkaloider. Resultaterne af denne undersøgelse viser, at selv ved et ekstremt lavt koncentrationsniveau på 5 nmol/L kan aconitin stadig udøve en neurobeskyttende effekt på nerveceller og øge deres modstandsdygtighed over for A β-cytotoksiske skader betydeligt. Dette tyder på, at effekten af den traditionelle kinesiske medicinformel til opvarmning af yang og fjernelse af blodstasis ved behandling af AD er tæt forbundet med aconitins forbedring af nervecellernes modstandsdygtighed over for A β-cytotoksicitet. I betragtning af aconitins iboende kardiotoksicitet er det helt klart nødvendigt at designe strenge eksperimentelle in vivo-undersøgelser for at verificere dets in vivo-aktivitet med hensyn til at øge neuronal modstandsdygtighed over for A β-cytotoksisk skade, samtidig med at sikkerheden sikres uden at forårsage kardiotoksicitet.