Exploración del mecanismo de Huangqi San en el tratamiento de la enfermedad de Alzheimer a partir de la farmacología de redes y la verificación experimental
La enfermedad de Alzheimer (EA) es una enfermedad degenerativa del sistema nervioso central caracterizada por un deterioro cognitivo progresivo y alteraciones del comportamiento. Con la aceleración del proceso de envejecimiento de la población, la tasa de incidencia de la EA en China aumenta año tras año, lo que supone una grave amenaza para la salud de las personas de mediana edad y los ancianos, y crea una pesada carga para la sociedad y las familias. En la actualidad, los fármacos contra la EA aprobados por la FDA estadounidense son principalmente bloqueadores de los receptores de N-metil-D-aspartato (NMDA) e inhibidores de la acetilcolinesterasa (AchE). Aunque pueden mejorar moderadamente los síntomas de los pacientes, aún no pueden curar ni revertir el desarrollo de la EA. Las fórmulas de la medicina tradicional china poseen efectos sinérgicos de múltiples componentes, dianas y vías, y tienen efectos terapéuticos significativos en la mejora de la función cognitiva, la capacidad para la vida diaria y la calidad de vida de los pacientes con EA. También tienen efectos secundarios tóxicos mínimos y no son fácilmente resistentes al uso a largo plazo.
Algunos estudiosos llaman a la EA de tipo 3 "diabetes" cerebral y señalan que el núcleo de la EA puede estar causado por el obstáculo de la vía de transducción de señales de la insulina cerebral y del factor de crecimiento similar a la insulina. La investigación ha confirmado que la diabetes es un factor de alto riesgo muy importante de la EA, y los pacientes diabéticos tienen un riesgo muy alto de padecer EA, y muchos pacientes de EA tienen diabetes al mismo tiempo, lo que aumenta enormemente el dolor de los pacientes y conlleva una mayor dificultad para el tratamiento clínico. Huangqi San tiene su origen en el "Shengji Zonglu" y es una fórmula clásica para tratar la sed. Se compone de raíz de kudzu, raíz de Huangqi y corteza de morera. El estudio descubrió que el polvo de Huangqi puede reducir la glucemia en ayunas, la tolerancia a la glucosa y la hiperglucemia inducida por adrenalina en ratones diabéticos. Los resultados experimentales han demostrado que Huangqi San puede mejorar el aprendizaje y la memoria, la disfunción cognitiva espacial y la patología similar a la EA en ratones 5 × FAD. Las fórmulas de la medicina tradicional china se caracterizan por los efectos sinérgicos de múltiples componentes, dianas y vías, que son difíciles de explicar de forma sistemática y exhaustiva desde el nivel global al celular y molecular. La farmacología de redes es una disciplina emergente que combina tecnología informática, biología de sistemas y bioinformática para analizar sistemáticamente las interrelaciones entre fármacos, dianas, vías y enfermedades. Puede dilucidar la base farmacológica de las sustancias y el mecanismo de acción de las fórmulas de la medicina tradicional china desde una perspectiva molecular y holística, proporcionando apoyo técnico para la selección de ingredientes eficaces en las fórmulas de la medicina tradicional china y el estudio de sus mecanismos de acción. Es altamente compatible con los principios generales del tratamiento de la medicina tradicional china y los efectos sinérgicos de múltiples componentes, objetivos y vías en las fórmulas de la medicina tradicional china.
Huangqi San tiene numerosos ingredientes activos y objetivos ricos, pero los ingredientes eficaces y el mecanismo de acción de Huangqi San en el tratamiento de la EA aún no están claros. Por lo tanto, este estudio adopta el método de la farmacología de red para predecir y analizar los ingredientes eficaces, objetivos y vías de señalización de Huangqi San, y los verifica a través de experimentos con células, tratando de explorar el mecanismo de Huangqi San en el tratamiento de la EA a nivel molecular, con el fin de proporcionar referencia para la investigación experimental básica y la aplicación clínica racional de Huangqi San.

 

 

La EA se ha denominado "diabetes de tipo 3" en los círculos académicos debido a su patogenia similar con la diabetes de tipo 1 y 2, que se refleja principalmente en la deficiencia de insulina cerebral y la resistencia a la insulina. La diabetes pertenece a la medicina tradicional china, que se caracteriza principalmente por la deficiencia de qi y yin y el exceso de sequedad y calor. Por lo tanto, nutrir el qi, nutrir el yin y eliminar el calor son los principios básicos para tratar la diabetes. Huangqi San es una fórmula clásica para tratar la sed. En la fórmula, la raíz de kudzu produce saliva para calmar la sed y vigorizar el bazo para limpiar el yang. El fluido corporal se infunde para irrigar los cinco órganos, nutriendo el yin y despejando el calor; Huangqi (Astragalus membranaceus) tiene el significado de nutrir el qi y fortalecer el bazo, tomando su qi para restaurar los fluidos, y aplicándolo a las nubes y la lluvia; La piel blanca de la morera es dulce, fría, y puede aliviar el fuego, nutrir el yin y humedecer la sequedad. Su naturaleza dulce y fría es similar a la naturaleza ligeramente caliente de Huangqi; La combinación de tres medicamentos tiene los efectos de tonificar el qi y el bazo, nutrir el yin y eliminar el calor, generar fluidos y calmar la sed, y tratar los síntomas de forma equilibrada.

La red de ingredientes activos diana muestra que Huangqi San tiene las características de un tratamiento multicomponente y multiobjetivo para la EA. Los resultados muestran que la quercetina, la puerarina, el astragalósido IV y el resveratrol son sus ingredientes activos clave. La investigación ha demostrado que la quercetina puede aumentar la relación de expresión Bcl-2/Bax y disminuir la expresión de la proteína Caspasa-3 a través de la vía clásica del receptor de estrógeno y la vía MAPK, reduciendo así la aparición de apoptosis. La investigación ha demostrado que la puerarina puede ralentizar eficazmente el aumento de los niveles de fosforilación de la proteína tau en el bulbo olfatorio de ratas modelo de EA, y su mecanismo de acción puede estar relacionado con su reducción de los niveles de actividad GSK-3 β. La investigación ha demostrado que la vía de señalización MEK5/ERK5 tiene un efecto inhibidor sobre la actividad de la microglía en ratas con EA y puede antagonizar la apoptosis neuronal en ratas con EA. La investigación ha descubierto que el resveratrol puede aliviar el daño inflamatorio y mejorar el deterioro cognitivo en ratones con EA mediante la promoción de la polarización M2 de la microglía del hipocampo.

El mapeo de los principios activos con la diana común de la EA dio como resultado 102 dianas de acción común de la enfermedad farmacológica. Las tres dianas principales de Huangqi San son PINK1, NLRP3 y BDNF. PINK1 es un miembro importante de la vía de señalización PINK1/Parkin, y la investigación ha descubierto que la activación de la autofagia mitocondrial mediada por PINK1 Parkin afecta a la patología de la EA y mejora el deterioro cognitivo y de la memoria en ratones modelo de EA. Las investigaciones han demostrado que el inflamasoma NLRP3 puede desempeñar un papel crucial en la aparición y el desarrollo de la enfermedad de Alzheimer al regular la respuesta inflamatoria. Los dos marcadores clave de la activación del inflamasoma NLRP3, la IL-1 β y la IL-18, se encuentran en niveles elevados en el cerebro de los pacientes con EA. El BDNF, como importante factor neurotrófico, desempeña un papel crucial en la plasticidad sináptica, la neurogénesis y la supervivencia neuronal.

El análisis de enriquecimiento GO mostró que las funciones génicas del Huangqi San en el tratamiento de la EA incluyen principalmente la autofagia, la respuesta inflamatoria, la regulación de la plasticidad sináptica, la respuesta a la insulina, la apoptosis neuronal, la respuesta al estrés oxidativo y otros procesos. Entre las vías de señalización examinadas en este estudio, la vía de señalización de la autofagia mitocondrial tiene la mayor correlación con los objetivos efectivos de Huangqi San, seguida de la resistencia a la insulina. En este estudio, combinado con la patogénesis de la EA, los mecanismos reguladores de la autofagia mitocondrial, la respuesta inflamatoria, y la plasticidad sináptica predicha en los resultados fueron examinados como posibles mecanismos para la intervención de Huangqi San en la EA a través de experimentos con células in vitro. La vía de señalización PINK1/Parkin es una vía clave que regula la autofagia mitocondrial, que activa la autofagia a través de la ubiquitinación de parkin. PINK1 es el principal detector del daño mitocondrial. Cuando las mitocondrias están dañadas, PINK1 fosforila parkina en la membrana externa de las mitocondrias para reclutarla desde el citoplasma a las mitocondrias dañadas, y luego fosforila la proteína ligasa ubiquitina E3 parkina en el citoplasma para inducir su reclutamiento desde el citoplasma a la membrana externa dañada de las mitocondrias. La parkina activada conecta la ubiquitina a la proteína basal para formar una cadena de ubiquitina, que se une con p62 y otras moléculas para reclutar al marcador de autofagia LC3 en el citoplasma, formando autofagosomas con una estructura de membrana bicapa. En última instancia, los autofagosomas se fusionan con los lisosomas para degradar completamente las mitocondrias dañadas, completando el proceso de autofagia mitocondrial. Cuanto mayor es el grado de transformación de LC3-II, mayor es el número de autofagosomas, y el nivel de autofagia puede determinarse por LC3-II/LC3-I. P62 puede unirse directamente a regiones específicas de la proteína LC3 y, en última instancia, ser degradada selectivamente por los autofagosomas. Durante la autofagia, la proteína p62 se degrada dentro de los autofagosomas, por lo que su degradación es uno de los marcadores que reflejan los niveles de autofagia. La investigación ha demostrado que el deterioro de la autofagia mitocondrial puede conducir a la acumulación de proteínas A β y tau, exacerbando el daño oxidativo, lo que resulta en disfunción sináptica y deterioro cognitivo. Por lo tanto, la autofagia mitocondrial desempeña un papel crucial en la enfermedad de Alzheimer. La investigación ha demostrado que la activación de la vía PINK1/Parkin para promover la autofagia mitocondrial puede mejorar la disfunción cognitiva, mejorar la función mitocondrial y proporcionar efectos neuroprotectores en ratones modelo de EA. Los resultados de este estudio indican que Huangqi San puede aumentar el número de autofagosomas, promover la encapsulación autofagosoma de las mitocondrias dañadas, aumentar la LC3 Ⅱ/Ⅰ relación, upregulate la expresión de PINK1 y parkin proteínas, y downregulate la expresión de la proteína p62, lo que sugiere que Huangqi San puede promover la autofagia mitocondrial mediante la activación de la PINK1/Parkin vía. La investigación ha demostrado que ROS es una señal clave que promueve la activación de los cuerpos NLRP3 y la expresión de moléculas inflamatorias aguas abajo como IL1 β, IL-18, y TNF - α. Los experimentos han demostrado que la activación de la vía PINK1/Parkin para promover la autofagia mitocondrial puede reducir los niveles de ROS, inhibir la actividad del inflamasoma NLRP3, y disminuir los niveles aguas abajo de factores inflamatorios como IL-1 β e IL-18, jugando un papel protector en la EA. Los resultados de este estudio indican que Huangqi San puede reducir significativamente los niveles de ROS, inhibir la actividad del inflamasoma NLRP3, y disminuir los niveles de factores inflamatorios IL-1 β, IL-18, y TNF - α, que puede estar relacionado con Huangqi San activar la vía PINK1/Parkin para promover los niveles de autofagia mitocondrial. Las neuronas son las unidades estructurales del sistema nervioso, en el que las neuronas están estrechamente conectadas a través de sinapsis. El crecimiento hacia el exterior de los procesos neuronales en las neuronas es un signo de neurodegeneración y neuroprotección. El crecimiento de los procesos neurales es un requisito previo importante para el desarrollo neuronal, la formación de sinapsis y la regeneración nerviosa. Por lo tanto, promover el crecimiento de los procesos neuronales y reparar las células nerviosas dañadas es especialmente importante en el tratamiento de las enfermedades del sistema nervioso central. El BDNF, como importante factor neurotrófico, desempeña un papel crucial en la plasticidad sináptica, la neurogénesis y la supervivencia neuronal. La investigación ha demostrado que la activación de la vía PINK1/Parkin para promover la autofagia mitocondrial puede mejorar el aprendizaje, la memoria, el deterioro cognitivo, la estructura sináptica y dendrítica de la columna vertebral y el daño a la función en ratones 3xTg AD. En nuestro estudio, encontramos que Huangqi San puede aumentar la tasa de supervivencia de las células PC12 inducida por A β 25-35, aumentar la longitud de los procesos celulares, y mejorar la expresión de la proteína BDNF, que puede estar relacionado con Huangqi San activar la vía PINK1/Parkin para promover la autofagia mitocondrial.

En resumen, este estudio analizó el mecanismo de Huangqi San en el tratamiento de la EA utilizando farmacología de red y métodos de verificación experimental. La conclusión extraída es que Huangqi San puede ejercer su efecto terapéutico en la EA mediante la activación de la vía PINK1/Parkin para promover la autofagia mitocondrial y eliminar ROS, inhibiendo así la activación del inflamasoma NLRP3 y mejorando la plasticidad sináptica. Elaborar sobre los niveles moleculares y celulares, proporcionando referencia para una mayor investigación experimental básica y la aplicación clínica racional de Huangqi en polvo.