Er Zhi Wan'ın serum metabolomiği ve ağ farmakolojisine dayalı olarak Alzheimer hastalığıyla mücadelede etki mekanizması üzerine çalışma
Er Zhi Wan, klasik Ming Hanedanlığı reçetesi "Yi Bian" Cilt 1'den gelmektedir ve böbrek özünü besleyici, kanamayı durdurucu, vücudu ve kemikleri güçlendirici etkilere sahiptir. Er Zhi Wan, çobanpüskülü tohumları ve kurak lotus otundan oluşur. Farmakolojik çalışmalar Er Zhi Wan'ın yaşlanma karşıtı, iltihap önleyici ve tümör karşıtı etkilere sahip olduğunu göstermiştir. İlgili çalışmalar, Er Zhi Wan'ın D-galaktoz kaynaklı yaşlanan sıçanların öğrenme ve hafıza yeteneklerini geliştirebildiğini, yaşlanma karşıtı işlevlere sahip olduğunu, beyindeki serbest radikalleri temizlediğini ve nöronları koruduğunu ortaya koymuştur. Er Zhi Wan'ın quercetin, geraniol, β - sitosterol, naringenin ve icarium gibi aktif bileşenleri Alzheimer hastalığını (AD) iyileştirebilir ve bu bileşiklerin etki mekanizması PI3K/Akt sinyal yolağı ile yakından ilişkilidir. Şu anda, Er Zhi Wan üzerine yapılan araştırmalar yalnızca genel terapötik düzeyde yürütülmüştür ve AD karşıtı mekanizması aydınlatılmamıştır, bu da klinik uygulamasını büyük ölçüde engellemektedir.
AH, şu anda dünya çapında 50 milyondan fazla insanı etkileyen ilerleyici bir nörodejeneratif hastalıktır ve yaşlanan nüfus için önemli bir sorun haline gelerek hastalar, aileler ve sağlık sistemleri üzerinde büyük bir yük oluşturması beklenmektedir. AH yaşa bağlı demanslar arasında en yaygın olanıdır ve tüm demans vakalarının yaklaşık 70%'sini oluşturur. AD'nin kesin pozitif tanısı hala beyin dokusunun post-mortem analizini gerektirse de, beyin omurilik sıvısı, kan ve pozitron emisyon tomografi görüntülemesi için giderek artan sayıda biyobelirteç önerilmiştir ve klinik standartlar ve değerlendirmelerin birleştirilmesiyle yaşayan hastalar için erken tanı, hassasiyet ve spesifik tanı sağlaması beklenmektedir. AD'nin özellikleri hücre dışı amiloid beta (A β) plakları, mikrotübül stabilize edici protein tau'nun kesilmiş ve fosforile edilmiş formlarından oluşan nöronal inklüzyonlar (nörofibriler yumaklar), kötü beslenmiş nöral süreçler, sinaps ve nöron kaybı ve mikroglia ve astrositlerin morfolojisi ve işlevindeki değişiklikleri içeren belirgin bir gliozistir. Son yıllarda, kan metabolomik teknolojisi, AD'nin tanı ve mekanizma araştırmalarında büyük bir rol oynamıştır ve hatta AD'nin taranması için spesifik bir tespit aracı olarak kullanılabilir. AD'nin metabolik temeli tam olarak anlaşılamamıştır ve metabolik sistem anormallikleri ile AD patogenezi arasındaki ilişki hala belirsizdir. Genel metabolik bozuklukların AD nöropatolojisinin şiddeti ve yüksek riskli popülasyonlarda AD semptomlarının nihai ifadesi ile nasıl ilişkili olduğunu anlamak, etkili hastalık iyileştirme tedavileri geliştirmek için çok önemlidir. Ağ farmakolojisi, ilaçların sistematik olarak incelenmesi için yapay zeka ve büyük veri çağında ortaya çıkan, disiplinler arası ve son teknoloji bir disiplindir. Sistem seviyesi ve biyolojik ağlar perspektifinden ilaçlar ve tedavi hedefleri arasındaki moleküler ilişkilerin analizini vurgular. İlaçlarda ve geleneksel Çin tıbbında aktif bileşiklerin keşfinde, genel etki mekanizmalarının yorumlanmasında ve ilaç kombinasyonlarının ve formül uyumluluk kurallarının analizinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Geleneksel Çin tıbbındaki karmaşık sistemlerin incelenmesi için yeni fikirler ve klinik rasyonel ilaç kullanımı ve yeni ilaç geliştirme için yeni teknolojik destek sağlar. Bu nedenle, bu çalışmada, hastalıkla ilgili potansiyel bileşenleri ve çekirdek metabolitleri keşfetmek ve ilacın etki mekanizmasını açıklığa kavuşturmak için ağ farmakolojisi teknikleriyle birlikte yüksek verimli metabolomik kullanılmıştır.

Bu çalışmada, metabolomik teknikler aracılığıyla AD ile yakından ilişkili 15 kan biyobelirteci keşfedilmiştir ve bunların metabolik mekanizmaları ve fizyolojik önemi farklı aşamalardaki AD gelişimi ile ilişkilidir. Aşağıda bir açıklama yer almaktadır.

Vücudun öğrenme ve hafıza mekanizması 5-HT gibi metabolitlerle yakından ilişkilidir. Tirozin, insanlarda ve hayvanlarda fenilalaninin hidroksilasyonu ile üretilen esansiyel olmayan bir amino asittir. Adrenalin, norepinefrin ve dopamin gibi monoamin nörotransmitterlerinin öncüsüdür. Dopamin, orta beyin marjini, orta beyin korteksi, substantia nigra striatum ve nodül huni yolu aracılığıyla psikolojik aktiviteyi, duyguları, tanımayı, düşünmeyi ve muhakemeyi düzenler ve dolaylı olarak hafızayı etkiler. 3-metoksi-4-hidroksifeniletilen glikol sülfat ve homovanillik asit, dopamin metabolik yol sisteminin metabolitleridir. Bu çalışmada, model gruptaki sıçanların serumundaki 3-metoksi-4-hidroksifenilen glikol sülfat ve N-asetil5-hidroksitriptamin seviyeleri sahte operasyon grubundakilerden önemli ölçüde yüksekken, model gruptaki vanilik asit ve vanil mandelik asit seviyeleri sahte operasyon grubundakilerden daha düşüktü. Er Zhi Wan, AD sıçanlarında endojen metabolitlerin seviyelerini düzenleyebilir (P<0.05), bu da Er Zhi Wan'ın monoamin nörotransmitterlerinin ve metabolitlerinin seviyelerini düzenleyerek AD sıçanlarının öğrenme ve hafıza yeteneklerini artırabileceğini düşündürmektedir.

Sinir sistemindeki ana inhibitör amino asit nörotransmitteri gama aminobütirik asidin de bilişsel işlevle ilişkili olduğuna inanılmaktadır. Gama aminobütirik asit, beyin uyarım dengesinin korunmasında ve sinir iletiminin engellenmesinde önemli bir rol oynar. Otopsi ve hayvan modeli çalışmaları, AD'nin patolojik sürecinde gama aminobütirik asit sisteminde işlev bozukluğu olduğunu göstermiştir. 4-Guanidobütirik asit, gama aminobütirik asidin bir öncüsüdür. Arginaz eksikliği olan hastalarda, yüksek 4-guanidinobütirik asit seviyeleri zihinsel engellilik, nörogelişimsel duraklama ve epilepsi gibi çeşitli klinik sendromlara yol açar. Bu çalışmada, Er Zhi Wan'ın AD sıçanlarının kanındaki 4-guanidinobütirik asit içeriğini azalttığı ve hipokampüsteki gama aminobütirik asit içeriğini artırdığı görülmüştür; bu da Er Zhi Wan'ın gama aminobütirik asit sentezini teşvik edebileceğini, hiperammoneminin sinir sisteminde neden olduğu hasarı azaltabileceğini ve böylece nöroprotektif etkiler gösterebileceğini göstermektedir.

Glutamik asit ve aspartik asit, sinir sisteminde uyarıcı bilgilerin iletilmesinde önemli rol oynayan iki ana uyarıcı amino asit nörotransmitteridir. Nöronların hayatta kalması, sinaptik oluşumu ve plastisitesi ile ilgilidirler. Glutamat ve aspartat presinaptik membrandan salınan uyarıcı amino asitlerdir, G proteini aracılı glutamat reseptörlerine ve N-metil-D-aspartat (NMDA) reseptörlerine seçici olarak bağlanarak kalsiyum kanallarının açılmasına yol açar. Bu, postsinaptik membrana Ca2+ akışını artırır ve sinaptik iletimin uzun vadeli güçlenmesinin (LTP) oluşumuna ve sürdürülmesine katılır. LTP, hafıza oluşumu ve konsolidasyonu sürecinde nöronal fizyolojik aktivitenin bir göstergesi olarak kabul edilir. Model grubundaki glisin ve aspartik asit içeriği önemli ölçüde artarken (P<0.01), tedavi grubundaki glisin ve aspartik asit içeriği önemli ölçüde azalmıştır (P<0.01). Sonuçlar, Er Zhi Wan'ın beyindeki uyarıcı amino asitlerin sentezini inhibe edebileceğini ve böylece sinir hücreleri üzerinde koruyucu bir etki gösterebileceğini göstermektedir.

Taurin, özellikle serebral korteks, hipokampus ve serebellumda dağılım gösteren şartlı esansiyel bir amino asittir. Merkezi sinir sisteminde, en bol bulunan ikinci endojen amino asit olan taurin, nöral düzenleme, ozmotik düzenleme, kalsiyum homeostazının korunması, membran stabilitesi, antioksidan fonksiyon, anti-inflamatuar süreç ve nöroproteksiyonda rol oynar. Taurin ayrıca AD ve Huntington hastalığı gibi birçok patolojik durumda nöroprotektif etkiler göstermiştir. AD'nin ilerlemesi sırasında, A β monomerleri nörotoksik çözünür oligomerler A β halinde toplanarak bilişsel bozulmaya yol açar. Raporlara göre, AD hastalarının beynindeki taurin içeriği azalır ve taurin A β birikimini engelleyebilir. Ayrıca, taurinin sıçanların entelektüel gelişimi üzerinde önemli bir etkisi vardır. Taurinin vücuda enjekte edilmesi beyindeki asetilkolin içeriğini artırabilir ve uzun süreli taurin kullanımının toksisitesi veya başka yan etkileri yoktur. Bu çalışmada, Er Zhi Wan'ın uygulanmasından sonra, model grup sıçanlarda kan taurin konsantrasyonu azalırken, Er Zhi Wan ile tedaviden sonra önemli ölçüde artmıştır. Bu sonuç, Er Zhi Wan'ın taurin metabolizmasını düzenleyerek A β proteininin birikimini engelleyebileceğini göstermektedir.

Adenozin, nöronal aktivitenin düzenlenmesinden, entegre edilmesinden ve ince ayarının yapılmasından ve uyku ve uyanıklık, biliş ve hafıza gibi ilgili beyin fonksiyonlarının yanı sıra nöronal hasar ve dejenerasyonu etkilemekten sorumludur. Membran fosfolipid biyosentezinin bir öncüsü olan üridinin, yenidoğanlarda erken apoptotik hücre ölümünü azaltarak beyin sinapslarının sayısını artırdığı ve uzun vadede öğrenme ve hafızayı geliştirdiği gösterilmiştir. Sham cerrahisi ile karşılaştırıldığında, model gruptaki adenozin ve üridin seviyeleri önemli ölçüde artarken, tedavi grubundaki adenozin ve üridin seviyeleri model gruptakilerden çok daha düşüktü. Adenozin ve üridinin sağlıklı seviyelere geri getirilmesi, Er Zhi Wan'daki nöronların yapısını ve işlevini etkileyerek AD sıçanlarının öğrenme ve hafızasını iyileştirebilir.

Triptofan, proteinlerin ve bazı önemli aktif maddelerin (serotonin, nikotinamid adenin dinükleotid ve niasin) sentezinde yer alan, insan vücudu için gerekli bir amino asittir. Köpek idrar amino asit yolundaki dengesizlik AD ile ilişkilidir. Kinürenin yolu, ksantin ve kinürenin oluşumuna veya 3-hidroksiantranilat ve 3-metoksiantranilat üretimine yol açan iki koldan oluşur. Bir N-metil-D-aspartat reseptör antagonisti olarak köpek ürik asidinin nöroprotektif etkileri olduğu düşünülürken, 3-hidroksiantranilik asit ve 3-metoksiantranilik asit tuzları dahil olmak üzere diğer dallardan gelen metabolitlerin nörotoksisiteye sahip olduğuna inanılmaktadır. 3-hidroksiantranilik asit ve 3-metoksiantranilik asit tuzlarının birikimi astrositlerin ve bazı sinir hücrelerinin apoptozisine yol açabilir, böylece mikroglial sinir ağının çalışmasını zayıflatır, nörotrofik faktörlerin sentezini azaltır ve tüm sinir sistemine zarar verebilir. Er Zhi Wan, AD sıçanlarının idrarındaki 3-hidroksiantranilat içeriğini azaltarak Er Zhi Wan'ın nörotoksik maddeleri azaltarak sinir hücrelerini koruyabileceğini gösterir.

Ayrıca, çalışmalar doku proteaz D'nin AD için önemli bir tanısal faktör olabileceğini göstermiştir. Çalışma, kontrol deneklerinden ve bilişsel bozukluğu olan hastalardan alınan plazma örneklerinde Alzheimer hastalığının patogenezi ile ilişkili seçilmiş protein seviyelerindeki değişiklikleri incelemiştir. Hastalığı doğru bir şekilde sınıflandırmak için 56 katılımcıya klinik bilişsel testler, amiloid pozitron emisyon tomografisi ve manyetik rezonans görüntüleme skorları kullanılarak beyaz madde hiperintensiteleri uygulandı. Deneklerin plazma katepsin D düzeyleri immünoblotlama ve enzime bağlı immünosorbent deneyi (ELISA) ile incelenmiştir. Plazma doku proteaz D düzeyleri ile AD ile ilişkili faktörler ve klinik özellikler arasındaki korelasyonu istatistiksel analiz yoluyla incelemek. Kantitatif immünoblotlama ve ELISA analizi ile, kontrol grubu ile karşılaştırıldığında, beyindeki amiloid plaklarda biriken katepsin D'nin (majör bir lizozomal proteaz) plazma seviyelerinin azaldığını bulduk. Plazma katepsin D düzeyi, Klinik Demans Derecelendirme Ölçeği toplam puanı ile negatif korelasyon göstermektedir. Kapsamlı çok değişkenli lojistik regresyon modeli, plazma doku proteaz D düzeylerinin AH hastalarını AH olmayan hastalardan ayırt etmede yüksek performansa sahip olduğunu göstermektedir. Bu sonuçlar, plazma doku proteaz D düzeylerinin AH ile yakından ilişkili olduğunu ve AH için tanısal bir biyobelirteç fenolojik seçici olarak geliştirilebileceğini göstermektedir.

AD sıçanlarında Er Zhi Wan ile müdahaleden sonra, üridin, 3-hidroksiantranilik asit, p-kresol sülfat, p-kresol, N-asetilserotonin, 3-metoksi-4-hidroksifenilen glikol sülfat seviyeleri, 4-guanidinobütirik asit, adenozin, kreatinin, vanilik asit, taurin, indoliloksi sülfat, hipervanadat, sitrik asit ve fenilasetilglisin normale dönmüştür. Yol zenginleştirme analizinin sonuçları, Er Zhi Wan'ın triptofan metabolizması, taurin ve düşük taurin metabolizması, sitrik asit döngüsü (TCA döngüsü), glioksilat ve dikarboksilik asit metabolizması gibi süreçleri düzenleyerek AD'de sinerjik müdahale sağlayabileceğini göstermektedir. Ağ farmakolojisinin sonuçları, formüldeki birden fazla bileşenin birlikte çalıştığını, AD ile ilgili birden fazla hedefi içerdiğini ve geleneksel Çin tıbbı reçetelerindeki birden fazla bileşen ve hedefin sinerjik etkisini yansıttığını göstermektedir. En önemli keşif, metabolomik ve ağ farmakolojisinin kesişimi, yani Er Zhi Wan'ın AD tedavisindeki etkinliğinin temel hedefi ve anahtarı olabilecek katepsin D'dir. Bununla ilgili doğrudan etkili bileşen, hem Ligustrum lucidum hem de Alternanthera philoxeroides'de bulunan ve bu formülün etkili bileşenlerinden biri olduğu teyit edilen kuersetindir. Yukarıdaki sonuçlara dayanarak, bu çalışma AD tedavisinde önemli bir araştırma önemine sahip olduğuna inanmaktadır ve daha fazla doğrulama araştırması kademeli olarak quercetin'in doku proteaz D üzerindeki ilgili çalışmalarına odaklanacaktır. Bu çalışmanın sonucu, Er Zhi Wan'ın anti AD mekanizmasının incelenmesi için teorik bir temel sağlar ve daha fazla araştırmaya hala ihtiyaç vardır.