Estudio sobre el mecanismo de acción de Er Zhi Wan en la lucha contra la enfermedad de Alzheimer basado en la metabolómica sérica y la farmacología de red.
Er Zhi Wan procede de la receta clásica de la Dinastía Ming "Yi Bian" Volumen 1, y tiene los efectos de nutrir la esencia renal, detener las hemorragias y fortalecer el cuerpo y los huesos. Er Zhi Wan se compone de semillas de acebo y hierba de loto seca. Los estudios farmacológicos han demostrado que Er Zhi Wan tiene efectos antienvejecimiento, antiinflamatorios y antitumorales. Estudios relacionados han descubierto que Er Zhi Wan puede mejorar las capacidades de aprendizaje y memoria de ratas que envejecen inducidas por D-galactosa, tiene funciones antienvejecimiento, elimina los radicales libres del cerebro y protege las neuronas. Los ingredientes activos de Er Zhi Wan, como la quercetina, el geraniol, el β - sitosterol, la naringenina y el icarium, pueden mejorar la enfermedad de Alzheimer (EA), y el mecanismo de acción de estos compuestos está estrechamente relacionado con la vía de señalización PI3K/Akt. En la actualidad, la investigación sobre Er Zhi Wan sólo se ha llevado a cabo a nivel terapéutico general, y su mecanismo anti EA no se ha dilucidado, lo que dificulta enormemente su aplicación clínica.
La EA es una enfermedad neurodegenerativa progresiva que afecta actualmente a más de 50 millones de personas en todo el mundo y se prevé que se convierta en un problema importante para una población que envejece, imponiendo una enorme carga a los pacientes, las familias y los sistemas sanitarios. La EA es la demencia relacionada con la edad más frecuente, y representa aproximadamente el 70% de todos los casos de demencia. Aunque el diagnóstico positivo final de la EA sigue requiriendo el análisis post mortem del tejido cerebral, se ha propuesto un número cada vez mayor de biomarcadores para el líquido cefalorraquídeo, la sangre y las imágenes de tomografía por emisión de positrones, y se espera que proporcionen un diagnóstico precoz, una sensibilidad y un diagnóstico específico para los pacientes vivos mediante la combinación de normas y evaluaciones clínicas. Las características de la EA son placas extracelulares de beta amiloide (A β), inclusiones neuronales compuestas por formas truncadas y fosforiladas de la proteína estabilizadora de microtúbulos tau (ovillos neurofibrilares), procesos neuronales desnutridos, pérdida de sinapsis y neuronas, y una gliosis prominente que implica cambios en la morfología y la función de la microglía y los astrocitos. En los últimos años, la tecnología metabolómica de la sangre ha desempeñado un enorme papel en el diagnóstico y la investigación del mecanismo de la EA, e incluso puede utilizarse como herramienta de detección específica para el cribado de la EA. La base metabólica de la EA es poco conocida, y la relación entre las anomalías del sistema metabólico y la patogénesis de la EA aún no está clara. Comprender cómo se asocian los trastornos metabólicos generales con la gravedad de la neuropatología de la EA y la expresión final de los síntomas de la EA en poblaciones de alto riesgo es crucial para desarrollar tratamientos eficaces de mejora de la enfermedad. La farmacología de redes es una disciplina emergente, interdisciplinar y de vanguardia en la era de la inteligencia artificial y los big data para el estudio sistemático de fármacos. Hace hincapié en el análisis de las relaciones moleculares entre los fármacos y las dianas de tratamiento desde la perspectiva del nivel de sistema y las redes biológicas. Se utiliza ampliamente en el descubrimiento de compuestos activos en fármacos y medicina tradicional china, la interpretación de mecanismos generales de acción y el análisis de combinaciones de fármacos y reglas de compatibilidad de fórmulas. Proporciona nuevas ideas para el estudio de sistemas complejos en la medicina tradicional china y un nuevo apoyo tecnológico para el uso clínico racional de fármacos y el desarrollo de nuevos medicamentos. Por lo tanto, este estudio utilizó metabolómica de alto rendimiento combinada con técnicas de farmacología de red para investigarlo, con el fin de descubrir componentes potenciales y metabolitos centrales relacionados con la enfermedad, y aclarar el mecanismo de acción del fármaco.

Este estudio descubrió 15 biomarcadores sanguíneos estrechamente relacionados con la EA mediante técnicas metabolómicas, y sus mecanismos metabólicos y su importancia fisiológica están relacionados con el desarrollo de la EA en diferentes etapas. A continuación se ofrece una explicación.

El mecanismo de aprendizaje y memoria del organismo está estrechamente relacionado con metabolitos como el 5-HT. La tirosina es un aminoácido no esencial producido por hidroxilación de la fenilalanina en humanos y animales. Es un precursor de neurotransmisores monoaminérgicos como la adrenalina, la norepinefrina y la dopamina. La dopamina regula la actividad psicológica, las emociones, el reconocimiento, el pensamiento y el razonamiento a través del margen cerebral medio, la corteza cerebral media, la sustancia negra estriada y la vía del embudo nodular, afectando indirectamente a la memoria. El 3-metoxi-4-hidroxifeniletilenglicol sulfato y el ácido homovanílico son metabolitos del sistema de la vía metabólica de la dopamina. En este estudio, los niveles de 3-metoxi-4-hidroxifenilenglicol sulfato y N-acetil5-hidroxitriptamina en el suero de las ratas del grupo modelo fueron significativamente superiores a los del grupo de operación simulada, mientras que los niveles de ácido vanílico y ácido vanililmandélico del grupo modelo fueron inferiores a los del grupo de operación simulada. Er Zhi Wan puede regular los niveles de metabolitos endógenos en las ratas con EA (P<0,05), lo que sugiere que Er Zhi Wan puede mejorar las capacidades de aprendizaje y memoria de las ratas con EA mediante la regulación de los niveles de neurotransmisores monoamínicos y sus metabolitos.

También se cree que el principal neurotransmisor aminoácido inhibidor del sistema nervioso, el ácido gamma aminobutírico, está relacionado con la función cognitiva. El ácido gamma aminobutírico desempeña un papel importante en el mantenimiento del equilibrio de la excitación cerebral y en la inhibición de la conducción nerviosa. Las autopsias y los estudios con modelos animales han demostrado que existe una disfunción del sistema del ácido gamma aminobutírico en el proceso patológico de la EA. El ácido 4-guanidobutírico es un precursor del ácido gamma aminobutírico. En pacientes con deficiencia de arginasa, los niveles elevados de ácido 4-guanidinobutírico dan lugar a diversos síndromes clínicos, como discapacidad intelectual, detención del desarrollo neurológico y epilepsia. En este estudio, Er Zhi Wan redujo el contenido de ácido 4-guanidinobutírico en la sangre de ratas con EA y se dedujo que aumentó el contenido de ácido gamma aminobutírico en el hipocampo, lo que indica que Er Zhi Wan puede promover la síntesis de ácido gamma aminobutírico, reducir el daño causado por la hiperamonemia en el sistema nervioso y, por lo tanto, ejercer efectos neuroprotectores.

El ácido glutámico y el ácido aspártico son dos de los principales neurotransmisores aminoácidos excitatorios que desempeñan importantes funciones en la transmisión de información excitatoria en el sistema nervioso. Están relacionados con la supervivencia, la formación sináptica y la plasticidad de las neuronas. El glutamato y el aspartato son aminoácidos excitadores liberados por la membrana presináptica, que se unen selectivamente a los receptores de glutamato mediados por proteínas G y a los receptores de N-metil-D-aspartato (NMDA), lo que provoca la apertura de los canales de calcio. Esto aumenta la entrada de Ca2+ en la membrana postsináptica y participa en la generación y el mantenimiento de la potenciación a largo plazo (LTP) de la transmisión sináptica. La LTP se considera un indicador de la actividad fisiológica neuronal durante el proceso de formación y consolidación de la memoria. El contenido de glicina y ácido aspártico en el grupo modelo aumentó significativamente (P<0,01), mientras que el contenido de glicina y ácido aspártico en el grupo de tratamiento disminuyó significativamente (P<0,01). Los resultados indican que Er Zhi Wan puede inhibir la síntesis de aminoácidos excitatorios en el cerebro, ejerciendo así un efecto protector sobre las células nerviosas.

La taurina es un aminoácido condicionalmente esencial, particularmente distribuido en la corteza cerebral, el hipocampo y el cerebelo. En el sistema nervioso central, la taurina, como segundo aminoácido endógeno más abundante, desempeña un papel en la regulación neuronal, la regulación osmótica, el mantenimiento de la homeostasis del calcio, la estabilidad de la membrana, la función antioxidante, el proceso antiinflamatorio y la neuroprotección. La taurina también ha demostrado efectos neuroprotectores en muchas condiciones patológicas, como la EA y la enfermedad de Huntington. Durante la progresión de la EA, los monómeros A β se agregan en oligómeros solubles neurotóxicos A β, lo que conduce a un deterioro cognitivo. Según los informes, el contenido de taurina en el cerebro de los pacientes con EA se reduce, y la taurina puede inhibir la acumulación de A β. Además, la taurina tiene un impacto significativo en el desarrollo intelectual de las ratas. La inyección de taurina en el cuerpo puede aumentar el contenido de acetilcolina en el cerebro, y el uso a largo plazo de taurina no tiene toxicidad ni otros efectos secundarios. En este estudio, después de la administración de Er Zhi Wan, la concentración de taurina en sangre en las ratas del grupo modelo disminuyó, mientras que aumentó significativamente después del tratamiento con Er Zhi Wan. Este resultado indica que Er Zhi Wan puede inhibir la acumulación de la proteína A β mediante la regulación del metabolismo de la taurina.

La adenosina es responsable de regular, integrar y afinar la actividad neuronal, y afecta a funciones cerebrales relacionadas, como el sueño y la vigilia, la cognición y la memoria, así como el daño y la degeneración neuronales. Se ha demostrado que la uridina, como precursor de la biosíntesis de fosfolípidos de membrana, aumenta el número de sinapsis cerebrales y mejora el aprendizaje y la memoria a largo plazo al reducir la muerte celular apoptótica temprana en recién nacidos. En comparación con la cirugía simulada, los niveles de adenosina y uridina en el grupo modelo aumentaron significativamente, mientras que los niveles de adenosina y uridina en el grupo de tratamiento fueron muy inferiores a los del grupo modelo. El restablecimiento de la adenosina y la uridina a niveles saludables puede mejorar el aprendizaje y la memoria de las ratas con EA al afectar a la estructura y la función de las neuronas en Er Zhi Wan.

El triptófano es un aminoácido esencial para el cuerpo humano, implicado en la síntesis de proteínas y algunas sustancias activas importantes (serotonina, nicotinamida adenina dinucleótido y niacina). El desequilibrio en la vía urinaria de los aminoácidos caninos está asociado a la EA. La vía de la cinurenina consta de dos ramas, que conducen a la formación de xantina y cinurenina o a la producción de 3-hidroxiantranilato y 3-metoxiantranilato. Se considera que el ácido úrico canino, como antagonista del receptor N-metil-D-aspartato, tiene efectos neuroprotectores, mientras que se cree que los metabolitos de otras ramas, incluidos el ácido 3-hidroxiantranílico y las sales de ácido 3-metoxiantranílico, tienen neurotoxicidad. La acumulación de ácido 3-hidroxiantanílico y sales de ácido 3-metoxiantanílico puede provocar la apoptosis de astrocitos y ciertas células nerviosas, debilitando así el trabajo de la red neural microglial, reduciendo la síntesis de factores neurotróficos y causando daños a todo el sistema nervioso. Er Zhi Wan reduce el contenido de 3-hidroxiantranilato en la orina de ratas con EA, lo que indica que Er Zhi Wan puede proteger las células nerviosas reduciendo las sustancias neurotóxicas.

Además, algunos estudios han demostrado que la proteasa tisular D puede ser un importante factor diagnóstico de la EA. El estudio examinó los cambios en determinados niveles de proteínas asociados a la patogénesis de la enfermedad de Alzheimer en muestras de plasma de sujetos de control y pacientes con deterioro cognitivo. Para clasificar con precisión la enfermedad, se sometió a 56 participantes a hiperintensidades de la sustancia blanca mediante pruebas cognitivas clínicas, tomografía por emisión de positrones de amiloide y puntuaciones de resonancia magnética. Los niveles plasmáticos de catepsina D en los sujetos se examinaron mediante inmunotransferencia y ensayo inmunoenzimático (ELISA). Examinar la correlación entre los niveles plasmáticos de proteasa tisular D y los factores relacionados con la EA y las características clínicas mediante análisis estadístico. Mediante análisis cuantitativos de inmunotransferencia y ELISA, descubrimos que, en comparación con el grupo de control, los niveles plasmáticos de catepsina D (una importante proteasa lisosomal) depositada en las placas amiloides del cerebro eran reducidos. El nivel de catepsina D en plasma se correlaciona negativamente con la puntuación total de la Clinical Dementia Rating Scale. El modelo integral de regresión logística multivariante indica que los niveles plasmáticos de proteasa tisular D tienen un alto rendimiento para distinguir a los pacientes con EA de los que no la padecen. Estos resultados indican que los niveles plasmáticos de proteasa tisular D están estrechamente relacionados con la EA y pueden desarrollarse como un biomarcador diagnóstico selector fenológico para la EA.

Tras la intervención con Er Zhi Wan en ratas con EA, los niveles de uridina, ácido 3-hidroxiantranílico, sulfato de p-cresol, p-cresol, N-acetilserotonina, sulfato de 3-metoxi-4-hidroxifenilenglicol, ácido 4-guanidinobutírico, adenosina, creatinina, ácido vanílico, taurina, indoliloxisulfato, hipervanadato, ácido cítrico y fenilacetilglicina. Los resultados del análisis de enriquecimiento de vías indican que Er Zhi Wan puede lograr una intervención sinérgica en la EA regulando procesos como el metabolismo del triptófano, el metabolismo de la taurina y la taurina baja, el ciclo del ácido cítrico (ciclo TCA), el metabolismo del glioxilato y del ácido dicarboxílico. Los resultados de la farmacología en red muestran que múltiples componentes de la fórmula actúan conjuntamente, implicando a múltiples dianas relacionadas con la EA, lo que refleja el efecto sinérgico de múltiples componentes y dianas en las prescripciones de la medicina tradicional china. El descubrimiento más importante es la intersección de la metabolómica y la farmacología de red, a saber, la catepsina D, que puede ser el objetivo central y la clave de la eficacia de Er Zhi Wan en el tratamiento de la EA. El componente de acción directa relacionado con ella es la quercetina, que está presente tanto en Ligustrum lucidum como en Alternanthera philoxeroides, y se ha confirmado que es uno de los ingredientes eficaces de esta fórmula. Sobre la base de los resultados anteriores, este estudio cree que tiene una importancia significativa de investigación en el tratamiento de la EA, y la investigación de validación adicional se centrará gradualmente en el trabajo relacionado de la quercetina en la proteasa tisular D. La conclusión de este estudio proporciona una base teórica para el estudio del mecanismo anti EA de Er Zhi Wan, y todavía se necesita más investigación.