Az Er Zhi Wan hatásmechanizmusának vizsgálata az Alzheimer-kór elleni küzdelemben a szérum-metabolizmus és a hálózati farmakológia alapján
Az Er Zhi Wan a Ming-dinasztia klasszikus "Yi Bian" 1. kötetének receptjéből származik, és a vese esszenciájának táplálására, a vérzés elállítására, valamint a test és a csontok erősítésére van hatással. Az Er Zhi Wan magyalmagból és száraz lótuszfűből áll. Farmakológiai vizsgálatok kimutatták, hogy az Er Zhi Wan öregedésgátló, gyulladáscsökkentő és daganatellenes hatással rendelkezik. Kapcsolódó vizsgálatok megállapították, hogy az Er Zhi Wan javíthatja a D-galaktóz által kiváltott öregedő patkányok tanulási és memória képességeit, öregedésgátló funkcióval rendelkezik, megtisztítja az agyi szabadgyököket és védi a neuronokat. Az Er Zhi Wan hatóanyagai, mint a kvercetin, a geraniol, a β-szitoszterin, a naringenin és az icarium javíthatják az Alzheimer-kór (AD) állapotát, és e vegyületek hatásmechanizmusa szorosan kapcsolódik a PI3K/Akt jelátviteli útvonalhoz. Jelenleg az Er Zhi Wan kutatását csak általános terápiás szinten végezték, és az AD elleni mechanizmusát nem tisztázták, ami nagyban akadályozza klinikai alkalmazását.
Az Alzheimer-kór progresszív neurodegeneratív betegség, amely jelenleg világszerte több mint 50 millió embert érint, és várhatóan az öregedő népesség egyik fő problémájává válik, ami hatalmas terhet ró a betegekre, a családokra és az egészségügyi rendszerekre. Az Alzheimer-kór a leggyakoribb korral összefüggő demencia, amely az összes demenciás eset mintegy 70%-ét teszi ki. Bár az AD végleges pozitív diagnózisához még mindig az agyszövet post mortem elemzésére van szükség, egyre több agy-gerincvelői folyadék, vér és pozitronemissziós tomográfiás képalkotás biomarkereit javasolták, és várhatóan a klinikai standardok és értékelések kombinálásával korai diagnózist, érzékenységet és specifikus diagnózist biztosítanak az élő betegek számára. Az Alzheimer-kór jellemzői az extracelluláris amiloid béta (A β) plakkok, a mikrotubulust stabilizáló tau fehérje csonka és foszforilált formáiból álló neuronális zárványok (neurofibrilláris csomók), az alultáplált idegi folyamatok, a szinapszisok és neuronok elvesztése, valamint a mikroglia és az asztrociták morfológiájának és működésének megváltozásával járó markáns gliózis. Az elmúlt években a vér metabolizmus-technológia óriási szerepet játszott az Alzheimer-kór diagnózisában és mechanizmusának kutatásában, sőt, az Alzheimer-kór szűrésének specifikus kimutatási eszközeként is használható. Az AD metabolikus alapjait kevéssé ismerjük, és az anyagcsere-rendszer rendellenességei és az AD patogenezise közötti kapcsolat még mindig nem tisztázott. Annak megértése, hogy az általános anyagcserezavarok hogyan kapcsolódnak az Alzheimer-kór neuropatológiájának súlyosságához és az Alzheimer-kór tüneteinek végső kifejeződéséhez a magas kockázatú populációkban, döntő fontosságú a hatékony betegségjavító kezelések kifejlesztéséhez. A hálózati farmakológia egy feltörekvő, interdiszciplináris és élvonalbeli tudományág a mesterséges intelligencia és a nagy mennyiségű adat korában a gyógyszerek szisztematikus tanulmányozására. Hangsúlyt fektet a gyógyszerek és a kezelés célpontjai közötti molekuláris kapcsolatok elemzésére a rendszerszintű és biológiai hálózatok szemszögéből. Széles körben alkalmazzák a gyógyszerek és a hagyományos kínai orvoslás hatóanyagainak felfedezésében, az általános hatásmechanizmusok értelmezésében, valamint a gyógyszerkombinációk és a képletek kompatibilitási szabályainak elemzésében. Új ötleteket nyújt a hagyományos kínai orvoslás komplex rendszereinek tanulmányozásához, és új technológiai támogatást nyújt a klinikai racionális gyógyszerhasználathoz és az új gyógyszerek fejlesztéséhez. Ezért ez a tanulmány nagy áteresztőképességű metabolizmust használt a hálózati farmakológiai technikákkal kombinált vizsgálatához, hogy felfedezze a betegséggel kapcsolatos potenciális komponenseket és alapvető metabolitokat, és tisztázza a gyógyszer hatásmechanizmusát.

Ez a tanulmány 15, az Alzheimer-kórral szorosan összefüggő vérbeli biomarkert fedezett fel metabolizmus-technikák segítségével, és ezek metabolikus mechanizmusai és fiziológiai jelentősége összefügg az Alzheimer-kór különböző stádiumaiban történő kialakulásával. A következő a magyarázat.

A szervezet tanulási és emlékezeti mechanizmusa szorosan összefügg az olyan metabolitokkal, mint az 5-HT. A tirozin egy nem esszenciális aminosav, amely a fenilalanin hidroxilálásával keletkezik emberekben és állatokban. Ez a monoamin neurotranszmitterek, például az adrenalin, a noradrenalin és a dopamin előanyaga. A dopamin szabályozza a pszichológiai aktivitást, az érzelmeket, a felismerést, a gondolkodást és az érvelést a középagy szélén, a középagyi kéregben, a substantia nigra striatumban és a csomótölcséres pályán keresztül, közvetve befolyásolja a memóriát. A 3-metoxi-4-hidroxi-feniletilén-glikol-szulfát és a homovanillinsav egyaránt a dopamin anyagcsere-útvonal rendszerének metabolitjai. Ebben a vizsgálatban a modellcsoportba tartozó patkányok szérumában a 3-metoxi-4-hidroxi-fenilénglikol-szulfát és az N-acetil5-hidroxitriptamin szintje szignifikánsan magasabb volt, mint a látszatműtéti csoportban, míg a vanillinsav és a vanillylmandulasav szintje a modellcsoportban alacsonyabb volt, mint a látszatműtéti csoportban. Az Er Zhi Wan képes szabályozni az endogén metabolitok szintjét az AD-patkányokban (P<0,05), ami arra utal, hogy az Er Zhi Wan a monoamin neurotranszmitterek és metabolitjaik szintjének szabályozásával javíthatja az AD-patkányok tanulási és memória képességeit.

Az idegrendszerben lévő fő gátló aminosav neurotranszmitter gamma-aminovajsavról szintén feltételezik, hogy összefüggésben van a kognitív funkciókkal. A gamma-aminovajsav fontos szerepet játszik az agyi gerjesztési egyensúly fenntartásában és az idegvezetés gátlásában. Boncolási és állatmodell-vizsgálatok kimutatták, hogy a gamma-aminovajsav rendszer diszfunkciója jelen van az Alzheimer-kór kóros folyamatában. A 4-Guanidovajsav a gamma-aminovajsav egyik prekurzora. Az arginázhiányos betegeknél a 4-guanidinovajsav emelkedett szintje különböző klinikai szindrómákhoz vezet, mint például értelmi fogyatékosság, idegfejlődési leállás és epilepszia. Ebben a vizsgálatban az Er Zhi Wan csökkentette a 4-guanidinovajsav tartalmát az AD-patkányok vérében, és a hippokampuszban a gamma-aminovajsav tartalmát növelte, ami azt jelzi, hogy az Er Zhi Wan elősegítheti a gamma-aminovajsav szintézisét, csökkentheti a hiperammonémia által az idegrendszerben okozott károsodást, és így neuroprotektív hatást fejt ki.

A glutaminsav és az aszparaginsav két fő izgató hatású aminosav neurotranszmitter, amelyek fontos szerepet játszanak az idegrendszerben az izgató hatású információk továbbításában. Kapcsolatban állnak a neuronok túlélésével, szinaptikus kialakulásával és plaszticitásával. A glutamát és az aszpartát a preszinaptikus membránból felszabaduló gerjesztő aminosavak, amelyek szelektíven kötődnek a G-fehérje által közvetített glutamátreceptorokhoz és az N-metil-D-aszpartát (NMDA) receptorokhoz, ami a kalciumcsatornák megnyitásához vezet. Ez növeli a Ca2+ beáramlását a posztszinaptikus membránba, és részt vesz a szinaptikus transzmisszió hosszú távú potenciálásának (LTP) létrehozásában és fenntartásában. Az LTP-t a neuronális fiziológiai aktivitás indikátorának tekintik a memóriaképződés és konszolidáció folyamata során. A modellcsoportban a glicin és az aszparaginsav tartalma szignifikánsan nőtt (P<0,01), míg a kezelt csoportban a glicin és az aszparaginsav tartalma szignifikánsan csökkent (P<0,01). Az eredmények azt jelzik, hogy az Er Zhi Wan képes gátolni az agyban az ingerületátvivő aminosavak szintézisét, ezáltal védő hatást gyakorol az idegsejtekre.

A taurin feltételesen esszenciális aminosav, különösen az agykéregben, a hippokampuszban és a kisagyban található. A központi idegrendszerben a taurin, mint a második leggyakoribb endogén aminosav, szerepet játszik az idegi szabályozásban, az ozmotikus szabályozásban, a kalcium homeosztázis fenntartásában, a membránstabilitásban, az antioxidáns funkcióban, a gyulladáscsökkentő folyamatban és a neuroprotekcióban. A taurin neuroprotektív hatást mutatott számos kóros állapotban is, mint például az Alzheimer-kór és a Huntington-kór. Az Alzheimer-kór progressziója során az A β monomerek neurotoxikus, oldható A β oligomerré aggregálódnak, ami kognitív károsodáshoz vezet. A jelentések szerint az AD-betegek agyának taurin-tartalma csökken, és a taurin képes gátolni az A β felhalmozódását. Ezen túlmenően a taurin jelentős hatással van a patkányok értelmi fejlődésére. A taurin befecskendezése a szervezetbe növelheti az acetilkolin tartalmát az agyban, és a taurin hosszú távú alkalmazása nem jár toxicitással vagy egyéb mellékhatásokkal. Ebben a vizsgálatban az Er Zhi Wan beadása után a modellcsoportba tartozó patkányoknál a vér taurin koncentrációja csökkent, míg az Er Zhi Wan kezelés után jelentősen nőtt. Ez az eredmény azt jelzi, hogy az Er Zhi Wan a taurin metabolizmus szabályozásával gátolni tudja az A β fehérje felhalmozódását.

Az adenozin felelős a neuronális aktivitás szabályozásáért, integrálásáért és finomhangolásáért, és befolyásolja a kapcsolódó agyi funkciókat, beleértve az alvást és az ébrenlétet, a megismerést és a memóriát, valamint a neuronális károsodást és degenerációt. Az uridin, mint a membrán foszfolipid bioszintézisének előanyaga, bizonyítottan növeli az agyi szinapszisok számát, és hosszú távon javítja a tanulást és a memóriát azáltal, hogy csökkenti a korai apoptotikus sejthalált az újszülötteknél. A látszatműtéthez képest a modellcsoportban az adenozin- és uridinszintek jelentősen megemelkedtek, míg a kezelési csoportban az adenozin- és uridinszintek jóval alacsonyabbak voltak, mint a modellcsoportban. Az adenozin és az uridin egészséges szintre történő visszaállítása javíthatja az AD-patkányok tanulását és memóriáját az Er Zhi Wan neuronok szerkezetének és működésének befolyásolásával.

A triptofán az emberi szervezet számára esszenciális aminosav, amely részt vesz a fehérjék és néhány fontos hatóanyag (szerotonin, nikotinamid-adenin-dinukleotid és niacin) szintézisében. A kutyák vizelet-aminosav-útvonalának egyensúlyhiánya összefüggésbe hozható az Alzheimer-kórral. A kynurenin-útvonal két ágból áll, amelyek xantin és kynurenin képződéséhez, illetve 3-hidroxi-anthranilát és 3-metoxi-anthranilát termeléséhez vezetnek. A kutyahúgysavnak, mint N-metil-D-aszpartát receptor antagonistának neuroprotektív hatást tulajdonítanak, míg a többi ágból származó metabolitoknak, köztük a 3-hidroxi-anthranilsavnak és a 3-metoxi-anthranilsav sóknak neurotoxikus hatást tulajdonítanak. A 3-hidroxi-anthranilsav és a 3-metoxi-anthranilsav sók felhalmozódása az asztrociták és egyes idegsejtek apoptózisához vezethet, ezáltal gyengíti a mikrogliás ideghálózat működését, csökkenti a neurotróf faktorok szintézisét, és károsítja az egész idegrendszert. Az Er Zhi Wan csökkenti a 3-hidroxi-anthranilát tartalmát az AD-patkányok vizeletében, ami arra utal, hogy az Er Zhi Wan a neurotoxikus anyagok csökkentésével megvédheti az idegsejteket.

Emellett vizsgálatok kimutatták, hogy a szöveti proteáz D fontos diagnosztikai tényezője lehet az Alzheimer-kórnak. A vizsgálatban az Alzheimer-kór patogenezisével összefüggésbe hozható kiválasztott fehérjeszintek változásait vizsgálták kontrollszemélyek és kognitív károsodásban szenvedő betegek plazmamintáiban. A betegség pontos besorolása érdekében 56 résztvevőnél fehérállományi hiperintenzitást végeztek klinikai kognitív tesztek, amiloid pozitronemissziós tomográfia és mágneses rezonanciás képalkotó vizsgálat eredményei alapján. Az alanyok kathepszin D plazmaszintjét immunoblottinggal és enzimhez kötött immunszorbens teszttel (ELISA) vizsgálták. A plazma szöveti proteáz D szintje és az AD-vel kapcsolatos tényezők és klinikai jellemzők közötti összefüggés vizsgálata statisztikai elemzéssel. Kvantitatív immunoblot- és ELISA-elemzéssel megállapítottuk, hogy a kontrollcsoporthoz képest csökkent az agyban lévő amiloid plakkokban lerakódott kathepszin D (egy fő lizoszomális proteáz) plazmaszintje. A plazma kathepszin D szintje negatívan korrelált a Clinical Dementia Rating Scale (klinikai demenciaértékelési skála) összpontszámával. Az átfogó többváltozós logisztikus regressziós modell azt jelzi, hogy a plazma szöveti proteáz D szintje nagy teljesítményt nyújt az AD és a nem AD betegek megkülönböztetésében. Ezek az eredmények azt jelzik, hogy a plazma szöveti proteáz D szintje szoros kapcsolatban áll az Alzheimer-kórral, és az Alzheimer-kór diagnosztikai biomarker fenológiai szelektoraként fejleszthető ki.

Az Er Zhi Wan beavatkozás után AD-patkányoknál az uridin, a 3-hidroxi-antranilsav, a p-krezol-szulfát, a p-krezol, az N-acetil-szerotonin, a 3-metoxi-4-hidroxi-fenilénglikol-szulfát szintje, 4-guanidinovajsav, adenozin, kreatinin, vanillinsav, taurin, indoliloxiszulfát, hipervanadát, citromsav és fenilacetilglicin értékei visszaálltak a normális szintre. Az útvonalak dúsítási elemzésének eredményei azt mutatják, hogy az Er Zhi Wan szinergista beavatkozást érhet el az AD-ben olyan folyamatok szabályozásával, mint a triptofán anyagcsere, a taurin és az alacsony taurin anyagcsere, a citromsavciklus (TCA-ciklus), a glioxilát és a dikarbonsav anyagcsere. A hálózati farmakológia eredményei azt mutatják, hogy a készítményben több összetevő együttesen működik, több, az AD-vel kapcsolatos célpontot érintve, ami tükrözi a hagyományos kínai orvoslás receptjeiben szereplő több összetevő és célpont szinergikus hatását. A legfontosabb felfedezés a metabolizmus és a hálózati farmakológia metszéspontja, nevezetesen a kathepszin D, amely az Er Zhi Wan központi célpontja és kulcsa lehet az Alzheimer-kór kezelésében kifejtett hatékonyságának. A hozzá közvetlenül kapcsolódó ható komponens a kvercetin, amely a Ligustrum lucidumban és az Alternanthera philoxeroidesben is jelen van, és megerősítést nyert, hogy a formula egyik hatékony összetevője. A fenti eredmények alapján ez a tanulmány úgy véli, hogy jelentős kutatási jelentőséggel bír az AD kezelésében, és a további validációs kutatások fokozatosan a kvercetin kapcsolódó munkájára összpontosítanak a szöveti proteáz D-re. E tanulmány következtetése elméleti alapot nyújt az Er Zhi Wan AD-ellenes mechanizmusának vizsgálatához, és további kutatásokra van még szükség.