Аконитин ингибирует GSK-3 β и противодействует β - амилоидному белку, индуцированному повреждением нейронов
Болезнь Альцгеймера (БА) - одно из наиболее значимых центральных нейродегенеративных заболеваний, характеризующееся прогрессирующими когнитивными нарушениями и поведенческими расстройствами. В связи с растущим старением общества она стала глобальной проблемой здравоохранения. По данным Всемирного доклада о болезни Альцгеймера, опубликованного Международной ассоциацией Альцгеймера, в мире насчитывается около 50 миллионов больных БА, к 2030 году их число возрастет до 82 миллионов, а к 2050 году - до 152 миллионов. Аномальное увеличение количества бета-амилоидного белка (A β) в нервной ткани считается не только одним из основных патологических изменений при БА, но и важной причиной повреждения нейронов при БА. Данные исследований о нейротоксичности A β продолжают накапливаться. Однако несколько клинических испытаний препаратов, специфически очищающих A β, закончились неудачей, что заставило разработчиков лекарств переключить внимание на повышение толерантности нервных клеток к цитотоксическому действию A β. Однако на сегодняшний день коммерчески доступного нового препарата не существует.

Традиционная китайская медицина оказывает хорошее влияние на улучшение когнитивных способностей пациентов при лечении БА. Что касается понимания этиологии и патогенеза БА, то школа традиционной китайской медицины Фу Ян считает, что "чрезмерная трансформация Инь, недостаточная трансформация Ян и эндогенное мутное зло" являются основными причинами и патогенезом БА. "Недостаток Юань Ян" и "недостаток Ян и избыток Инь" играют ведущую роль в возникновении и развитии БА. Фуцзы известен как первый препарат традиционной китайской медицины для "возвращения ян и спасения реверса", обладающий значительным эффектом тонизирования огня и помощи ян. Он широко используется в клиническом лечении АД школой традиционной китайской медицины тонизирующего ян и создал ряд клинически эффективных комбинированных препаратов, таких как Wu Zang Wen Yang Hua Yu Tang. Аконитин является важным активным ингредиентом Aconitum carmichaelii. Предыдущие исследования показали, что аконитин обладает такими фармакологическими эффектами, как кардиотонический, анальгезирующий, противоопухолевый и иммуномодулирующий. Его фармакологический механизм связан с активацией фосфатидилинозитол-3-киназы (PI3K). Гликогенсинтаза киназа 3 β (GSK-3 β) является важной киназой-мишенью, которая негативно регулирует сигнальный путь PI3K. GSK-3 β, фосфорилированная на участке Tyr216, является ее активированной формой, и A β - индуцированная сверхактивация GSK-3 β считается одной из важных причин повреждения нейронов в процессе БА. До сих пор нет никаких оснований полагать, что аконитин может облегчить повреждение нейронов, вызванное A β - опосредованным гиперфосфорилированием GSK-3 β.

В данном исследовании использовалась клеточная модель, индуцированная A β 1-40 in vitro, для изучения того, оказывает ли аконитин нейропротекторное действие на нейроны SH-SY5Y, регулируя уровень фосфорилирования участка Tyr216 GSK-3 β, что помогает понять молекулярный механизм использования традиционной китайской медицины Aconitum для клинического лечения AD на молекулярном уровне.

Уже за 15-20 лет или даже раньше, до появления типичных симптомов когнитивных нарушений и поведенческих расстройств при БА, A β, оказывающий цитотоксическое действие на нервные клетки, уже подвергся патологической агрегации в мозге пациентов с БА, но явных симптомов потери памяти в это время еще нет. A β обладает значительной цитотоксичностью по отношению к нервным клеткам, не только вызывая клеточный окислительный стресс и нейровоспаление, но и препятствуя открытию ионных каналов клеточной мембраны, приводя к нарушению градиентов концентрации ионов внутри и вне клетки, аномальному трансмембранному потенциалу клеточной мембраны, прямому нарушению функции холинергической нервной проводимости, что приводит к нарушениям передачи холинергического нервного сигнала, а также прямому апоптозу нейронов. Когда у пациентов наблюдаются типичные когнитивные и поведенческие нарушения, нервные клетки мозга уже в значительной степени утрачены, и при визуализации мозга можно наблюдать значительную атрофию мозга. На данный момент трудно достичь идеальной клинической эффективности, используя препараты для очистки от A β, что также является одной из причин, по которой БА с момента ее официального определения в 1907 году клинически трудно поддается лечению. Поиск эффективных препаратов, способных повысить толерантность нервных клеток к цитотоксическому действию A β-клеток, и вмешательство с помощью лекарств на ранних стадиях развития патологии БА - один из важных компонентов комплексного плана лекарственной терапии для эффективного предотвращения стойкого прогрессирования БА. Раннее начало лечения обычно означает, что пациенты нуждаются в длительном приеме лекарств, и преимущества медикаментозного лечения должны быть тщательно сбалансированы с рисками безопасности лекарств. Учитывая, что традиционная китайская медицина и ее активные ингредиенты обычно обладают хорошей безопасностью, а их многоцелевые фармакологические характеристики подходят для лечения сложных хронических заболеваний, таких как БА, раннее вмешательство с использованием традиционной китайской медицины и ее активных ингредиентов может быть разумным потенциальным выбором.

Школа традиционной китайской медицины Фу Ян высоко ценит принципы согревания ян и устранения застоя крови в лечении Фузи и добилась хороших результатов в улучшении когнитивных и поведенческих симптомов при клиническом лечении БА. Аконитин - это не только важное фармакологическое вещество Аконитума, но и важная причина отравления Аконитумом. Поэтому баланс лекарственных веществ в отваре аконита является сложным, и это также является основной причиной выбора аконита в качестве объекта исследования. В предыдущих исследованиях было установлено, что аконитин, как важный биоактивный компонент аконита, активирует фармакологическую активность PI3K. Активация PI3K может негативно регулировать активацию GSK-3 β, вызванную фосфорилированием участка Tyr216. GSK-3 β участвует в образовании, агрегации и последующем повреждении нейронов A β, а A β-опосредованное нейровоспаление и окислительный стресс также могут вызывать активацию фосфорилирования GSK-3 β. Кроме того, чрезмерная активация GSK-3 β может нарушать активность важного нейротрансмиттера ацетилхолина, ускорять аксональную дегенерацию нейронов, затруднять аксональный транспорт и еще больше усугублять когнитивную дисфункцию. Исходя из результатов вышеприведенных исследований, можно сделать обоснованный вывод, что аконитин способствует повышению устойчивости нервных клеток к цитотоксическому действию A β, и этот благоприятный фармакологический эффект связан с его ингибированием фосфорилирования GSK-3 β на участке Tyr216 и активацией. Однако эта догадка требует экспериментального подтверждения.

В данном исследовании была успешно создана модель клеточного повреждения путем инкубации клеток SH-SY5Y с A β 1-40, которая характеризовалась повышением уровня ЛДГ в супернатанте клеточной культуры, сопровождавшимся значительным увеличением уровней апоптоза и некроза. Аконитин в концентрации 5 нмоль/л не проявлял значительной цитотоксичности, но предварительная обработка клеток SH-SY5Y аконитином значительно снижала повреждение клеток, вызванное A β 1-40. Высвобождение ЛДГ при повреждении клеток значительно снижалось, а также значительно снижалась частота апоптоза и некроза. В то же время уровень фосфорилирования GSK-3 β на участке Tyr216 был значительно снижен, что свидетельствует о приемлемой клеточной безопасности аконитина в данной концентрации и повышении способности клеток противостоять цитотоксичности A β. Этот эффект может быть связан с ингибированием фосфорилирования и активации GSK-3 β на участке Tyr216.

Считается, что аконитин обладает кардиотоксичностью. Поэтому для снижения содержания аконитина в аконите используются такие методы, как вымачивание в чистой воде, обработка желчным пузырем и многократное пропаривание. Гидролизу аконитина способствует длительное обжаривание. Однако следовые количества аконитина все равно попадают в организм человека и вызывают соответствующие фармакологические эффекты. Существуют исследования, посвященные механизму проникновения аконитина в центральную нервную систему через гематоэнцефалический барьер. В переносе алкалоидов аконитина через гематоэнцефалический барьер участвует протонно-связанный органический катион обратного переноса. Результаты данного исследования показывают, что даже при крайне низкой концентрации 5 нмоль/л аконитин способен оказывать нейропротекторное действие на нервные клетки, значительно повышая их устойчивость к цитотоксическому повреждению A β. Это позволяет предположить, что эффективность формулы традиционной китайской медицины для согревания ян и устранения застоя крови при лечении БА тесно связана с повышением аконитином устойчивости нервных клеток к цитотоксичности A β. Учитывая присущую аконитину кардиотоксичность, очевидно, что необходимо разработать строгие экспериментальные исследования in vivo для проверки его активности в повышении устойчивости нейронов к цитотоксическому повреждению A β, обеспечивая при этом безопасность и не вызывая кардиотоксичности.