Изучение механизма действия препарата Хуанци Сан в лечении болезни Альцгеймера на основе сетевой фармакологии и экспериментальной проверки
Болезнь Альцгеймера (БА) - это дегенеративное заболевание центральной нервной системы, характеризующееся прогрессирующим нарушением когнитивных функций и поведенческих расстройств. С ускорением процесса старения населения уровень заболеваемости БА в Китае растет год от года, что серьезно угрожает здоровью людей среднего и пожилого возраста и создает тяжелое бремя для общества и семей. В настоящее время препараты против БА, одобренные Управлением по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств США (FDA), представлены в основном блокаторами N-метил-D-аспартатных (NMDA) рецепторов и ингибиторами ацетилхолинэстеразы (AchE). Хотя они могут умеренно улучшить симптомы, они все еще не могут вылечить или обратить вспять развитие БА. Препараты традиционной китайской медицины обладают синергетическим действием множества компонентов, целей и путей и оказывают значительный терапевтический эффект в улучшении когнитивных функций, способности к повседневной жизни и качества жизни у пациентов с БА. Кроме того, они обладают минимальными побочными токсическими эффектами и не так легко поддаются длительному применению.
Некоторые ученые называют СД 3-го типа "диабетом" мозга и отмечают, что в основе СД может лежать препятствие на пути передачи сигнала инсулина и инсулиноподобного фактора роста в мозг. Исследования подтвердили, что диабет является очень важным фактором высокого риска СД, а у больных диабетом очень высокий риск СД, и многие больные СД одновременно страдают диабетом, что значительно усиливает боль пациентов и создает большие трудности для клинического лечения. Хуанци сань возникла из "Шэнцзи цзунлу" и является классической формулой для лечения жажды. В его состав входят корень кудзу, корень хуанци и кора шелковицы. Исследование показало, что порошок хуанци может снижать уровень глюкозы в крови, толерантность к глюкозе и гипергликемию, вызванную адреналином, у мышей с диабетом. Экспериментальные результаты показали, что Huangqi San может улучшить обучение и память, пространственную когнитивную дисфункцию и патологию AD у мышей с 5 × FAD. Формулы традиционной китайской медицины характеризуются синергетическим действием множества компонентов, целей и путей, которые трудно систематически и всесторонне объяснить от целого до клеточного и молекулярного уровней. Сетевая фармакология - это новая дисциплина, которая объединяет компьютерные технологии, системную биологию и биоинформатику для систематического анализа взаимосвязей между лекарствами, мишенями, путями и заболеваниями. Она может прояснить основу фармакологических веществ и механизм действия формул традиционной китайской медицины с молекулярной и целостной точки зрения, обеспечивая техническую поддержку для скрининга эффективных ингредиентов в формулах традиционной китайской медицины и изучения механизмов их действия. Он в значительной степени соответствует общим принципам лечения традиционной китайской медицины и синергетическим эффектам многочисленных компонентов, целей и путей в формулах традиционной китайской медицины.
Хуанци Сань имеет множество активных ингредиентов и богатые мишени, но эффективные ингредиенты и механизм действия Хуанци Сань в лечении AD все еще неясны. Поэтому в данном исследовании используется метод сетевой фармакологии для прогнозирования и анализа эффективных ингредиентов, мишеней и сигнальных путей Хуанци Сань, а также их проверки с помощью клеточных экспериментов, что позволяет изучить механизм действия Хуанци Сань при лечении БА на молекулярном уровне, чтобы обеспечить основу для дальнейших фундаментальных экспериментальных исследований и клинического рационального применения Хуанци Сань.

 

 

В научных кругах СД называют "диабетом 3-го типа" из-за схожего патогенеза с диабетом 1-го и 2-го типов, который выражается в основном в дефиците инсулина в мозге и инсулинорезистентности. Диабет относится к традиционной китайской медицине, которая в основном характеризуется дефицитом ци и инь и избытком сухости и жара. Поэтому питание ци, питание инь и очищение от жара являются основными принципами лечения диабета. Хуанци сань - классическая формула для лечения жажды. В формуле корень кудзу вырабатывает слюну для утоления жажды и стимулирует селезенку для очищения ян. Жидкость в организме вливается для орошения пяти органов, питая инь и очищая жар; Хуанци (Astragalus membranaceus) имеет значение питания ци и укрепления селезенки, взятия ее ци для восстановления жидкостей и применения ее к облакам и дождю; Белая кожа шелковицы сладкая, холодная, может облегчить огонь, питать инь и увлажнять сухость. Ее сладкая и холодная природа похожа на слегка горячую природу хуанци; сочетание трех лекарств оказывает тонизирующее действие на ци и селезенку, питает инь и очищает тепло, генерирует жидкости и утоляет жажду, а также сбалансированно лечит симптомы.

Целевая сеть активных ингредиентов показывает, что Huangqi San обладает свойствами многокомпонентного и многоцелевого средства для лечения AD. Результаты показывают, что кверцетин, пуэрарин, астрагалозид IV и ресвератрол являются его ключевыми активными ингредиентами. Исследования показали, что кверцетин может увеличить соотношение экспрессии Bcl-2/Bax и уменьшить экспрессию белка Caspase-3 через классический путь рецепторов эстрогена и путь MAPK, тем самым снижая возникновение апоптоза. Исследования показали, что пуэрарин способен эффективно замедлять повышение уровня фосфорилирования белка тау в обонятельной луковице крыс, принадлежащих к модели AD, а механизм его действия может быть связан со снижением уровня активности GSK-3 β. Исследования показали, что сигнальный путь MEK5/ERK5 оказывает ингибирующее действие на активность микроглии у крыс с БА и может антагонизировать апоптоз нейронов у крыс с БА. Исследования показали, что ресвератрол может облегчить воспалительное повреждение и улучшить когнитивные нарушения у мышей с БА, способствуя поляризации M2 микроглии гиппокампа.

В результате сопоставления действующих веществ с общей мишенью AD было выявлено 102 мишени общего действия лекарственных препаратов. Тремя основными мишенями Хуанги Сань являются PINK1, NLRP3 и BDNF. PINK1 является одним из основных членов сигнального пути PINK1/Parkin. Исследования показали, что активация PINK1 Parkin-опосредованной митохондриальной аутофагии влияет на патологию АД и улучшает когнитивные нарушения и ухудшение памяти у мышей на модели АД. Исследования показали, что инфламмасома NLRP3 может играть решающую роль в возникновении и развитии болезни Альцгеймера, регулируя воспалительный ответ. Два ключевых маркера активации NLRP3 инфламмасомы, IL-1 β и IL-18, находятся на высоком уровне в мозге пациентов с БА. BDNF, являясь важным нейротрофическим фактором, играет решающую роль в синаптической пластичности, нейрогенезе и выживании нейронов.

Анализ обогащения GO показал, что функции генов Хуанци Сань в лечении БА включают в себя аутофагию, воспалительную реакцию, регуляцию синаптической пластичности, реакцию на инсулин, апоптоз нейронов, реакцию на окислительный стресс и другие процессы. Среди сигнальных путей, проверенных в этом исследовании, сигнальный путь митохондриальной аутофагии имеет самую высокую корреляцию с эффективными мишенями Хуанци Сань, за которым следует инсулинорезистентность. В данном исследовании, в сочетании с патогенезом БА, регуляторные механизмы митохондриальной аутофагии, воспалительной реакции и синаптической пластичности, предсказанные в результатах, были проверены как возможные механизмы вмешательства Хуанги Сань в БА через эксперименты с клетками in vitro. Сигнальный путь PINK1/Parkin является ключевым путем, регулирующим митохондриальную аутофагию, который активирует аутофагию через убиквитинирование паркина. PINK1 является основным детектором повреждения митохондрий. При повреждении митохондрий PINK1 фосфорилирует паркин на внешней мембране митохондрий, чтобы привлечь его из цитоплазмы к поврежденным митохондриям, а затем фосфорилирует E3-убиквитин протеин-лигазу паркина в цитоплазме, чтобы вызвать его привлечение из цитоплазмы к поврежденной внешней мембране митохондрий. Активированный паркин соединяет убиквитин с цокольным белком, образуя убиквитиновую цепь, которая связывается с p62 и другими молекулами для привлечения маркера аутофагии LC3 в цитоплазму, формируя аутофагосомы с бислойной структурой мембраны. В конечном итоге аутофагосомы сливаются с лизосомами и полностью разрушают поврежденные митохондрии, завершая процесс митохондриальной аутофагии. Чем выше степень трансформации LC3-II, тем больше аутофагосом, а уровень аутофагии можно определить по соотношению LC3-II/LC3-I. Р62 может напрямую связываться с определенными участками белка LC3 и в конечном итоге избирательно деградировать в аутофагосомах. Во время аутофагии белок p62 деградирует внутри аутофагосом, что делает его деградацию одним из маркеров, отражающих уровень аутофагии. Исследования показали, что нарушение митохондриальной аутофагии может приводить к накоплению белков A β и тау, усугубляя окислительное повреждение, что приводит к синаптической дисфункции и когнитивным нарушениям. Таким образом, митохондриальная аутофагия играет важнейшую роль в развитии болезни Альцгеймера. Исследования показали, что активация пути PINK1/Parkin для стимулирования митохондриальной аутофагии может улучшить когнитивную дисфункцию, усилить функцию митохондрий и обеспечить нейропротекторный эффект у мышей на модели AD. Результаты этого исследования показывают, что Huangqi San может увеличить количество аутофагосом, способствовать инкапсуляции поврежденных митохондрий в аутофагосомы, увеличить соотношение LC3 Ⅱ/Ⅰ, повысить экспрессию белков PINK1 и parkin и снизить экспрессию белка p62, предполагая, что Huangqi San может способствовать митохондриальной аутофагии путем активации пути PINK1/Parkin. Исследования показали, что ROS является ключевым сигналом, который способствует активации NLRP3-органов и экспрессии молекул воспаления, таких как IL1 β, IL-18 и TNF - α. Эксперименты показали, что активация PINK1/Parkin-пути для продвижения митохондриальной аутофагии может снизить уровень ROS, подавить активность NLRP3 инфламмасомы и снизить уровень воспалительных факторов, таких как IL-1 β и IL-18, играя защитную роль при БА. Результаты данного исследования показывают, что Хуанги Сань может значительно снизить уровень ROS, ингибировать активность NLRP3 инфламмасомы и снизить уровень воспалительных факторов IL-1 β, IL-18 и TNF - α, что может быть связано с активацией Хуанги Сань пути PINK1/Parkin для продвижения уровней митохондриальной аутофагии. Нейроны - структурные единицы нервной системы, в которой нейроны тесно связаны между собой посредством синапсов. Наружный рост нейронных отростков в нейронах является признаком нейродегенерации и нейропротекции. Рост нейронных отростков является важным условием для развития нейронов, формирования синапсов и регенерации нервов. Поэтому стимулирование роста нейронных процессов и восстановление поврежденных нервных клеток особенно важно для лечения заболеваний центральной нервной системы. BDNF, являясь важным нейротрофическим фактором, играет решающую роль в синаптической пластичности, нейрогенезе и выживании нейронов. Исследования показали, что активация пути PINK1/Parkin для стимулирования митохондриальной аутофагии может улучшить обучение, память, когнитивные нарушения, структуру и функции синаптических и дендритных спинов у мышей 3xTg AD. В нашем исследовании мы обнаружили, что Huangqi San может увеличить выживаемость клеток PC12, индуцированных A β 25-35, увеличить длину клеточных отростков и повысить экспрессию белка BDNF, что может быть связано с активацией Huangqi San пути PINK1/Parkin для продвижения митохондриальной аутофагии.

Таким образом, в данном исследовании с помощью методов сетевой фармакологии и экспериментальной проверки был проанализирован механизм действия препарата Хуанци Сань в лечении БА. Сделан вывод о том, что Huangqi San может оказывать терапевтическое действие на БА путем активации PINK1/Parkin пути для продвижения митохондриальной аутофагии и устранения ROS, тем самым подавляя активацию NLRP3 inflammasome и улучшая синаптическую пластичность. Подробно рассмотрены молекулярный и клеточный уровни, что послужит основой для дальнейших фундаментальных экспериментальных исследований и рационального клинического применения порошка хуанчи.