南京中医药大学解锁泽泻饮方奥秘,分子机制揭示AD治疗新篇章!

时间:2024-07-04 23:02:36   热度:37.1℃   作者:网络

阿尔茨海默病(AD),作为一种严重的神经退行性疾病,主要影响老年人群。据统计,AD患者占据了痴呆患者总数的60%,其显著特征为记忆丧失和认知能力的显著下降,对家庭乃至社会构成了沉重的负担。鉴于AD发病机制的复杂性,当前主流的治疗药物尚不能满足临床治疗的需求,且长期治疗伴随的副作用亦无法避免。因此,开发安全且有效的AD治疗药物,成为当前医学领域一项极为迫切且重要的任务。

泽泻饮方(ZXYF),其源可溯至古代医学经典《黄帝内经》。科学研究证实,ZXYF在缓解动脉粥样硬化及其引发的认知功能障碍方面具备显著效果。然而,关于其深层的神经药理学机制以及在AD治疗中所发挥的具体作用,当前学术界仍尚未形成确切共识。

近日,一篇名为“Zexieyin formula alleviates Alzheimer’s disease via post-synaptic CaMKII modulating AMPA receptor: Involved in promoting neurogenesis to strengthen synaptic plasticity in mice hippocampus”的研究旨在探讨ZXYF治疗AD的潜力及其作用机制。

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图1 论文首页

ZXYF而不是非多奈哌齐(DON)能够上调SCOP诱导小鼠模型中海马齿状回(DG)内BrdU/DCX和Ki67阳性细胞的表达

研究观察到在SCOP诱导的小鼠模型中,海马DG区域内BrdU/DCX和Ki67阳性细胞的表达水平,这些细胞与神经发生和神经元分化紧密相关,并在AD的病理生理过程中扮演着关键角色。连续注射SCOP 7天后,与对照组(CON)相比,海马DG内BrdU/DCX(图2A-B)和Ki67(图2C-D)阳性细胞的数量呈现显著下降的趋势。

随后,在ZXYF或DON治疗后,研究观察到ZXYF能够显著地提升海马DG内BrdU/DCX(图2A-B)和Ki67(图2C-D)的表达数量。然而,在SCOP诱导的小鼠模型中,DON对BrdU/DCX和Ki67的表达均未显示出显著影响。

基于以上数据,研究推测ZXYF通过增强神经发生和神经元分化的过程,具有潜在的改善AD症状的效果

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图2 ZXYF促进了海马体的神经发生和增殖

ZXYF通过激活CaMKII在SCOP诱导的小鼠模型中调节PKA/CREB/PSD95信号以增强海马中的GluA1

在深入探究ZXYF对AD治疗的分子机制过程中,研究观察到,经过连续7天的SCOP诱导,海马区域中的pCaMKII/CaMKII、CaMKII、GluA1、GluA3、pCREB/CREB、CREB、PKA以及PSD95的表达均显著下降,而突触素1、GluA2、PKC、pPKA/PKA以及AChE的表达则未受影响(图3A-L)。

与DON处理相似,连续14天的ZXYF处理能够显著恢复海马中pCaMKII/CaMKII、CaMKII、pCREB/CREB、CREB和PSD95的表达水平(图3A-C,G-I和J-K)。然而,仅ZXYF处理能够显著逆转海马中GluA1和PKA的表达(图3D-F)。

结果表明,ZXYF与DON均能激活CaMKII,但ZXYF具有独特优势,即通过调节AMPA受体亚基GluA1,适度调节PKA/CREB信号通路,进而增强突触后蛋白质的表达,从而有效缓解海马中的AD症状

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图3 ZXYF恢复了东莨菪碱损伤的CaMKII/GluA1/PKA/CREB信号通路和突触蛋白

ZXYF在HT22细胞中激活CaMKII以增强海马中的GluA1

在进一步的探索中,研究者深入探讨了ZXYF在HT22细胞中针对AD治疗的潜在分子机制。相关的细胞活力及实验流程可详见图4A-B。经细致分析,研究发现不同浓度的ZXYF(即0.5, 1, 2mg/ml)均呈现出对HT22细胞中GluA1表达的上调作用(图4F-G)。此外,当ZXYF浓度达到1和2mg/ml时,CaMKII的表达亦有所增强;而仅在2mg/ml的浓度下,HT22细胞中pCaMKII/CaMKII的表达得到了显著上调(图4C-E)。这提示,ZXYF可能通过调控HT22细胞中AMPA受体的亚基GluA1,进而激活CaMKII,从而实现其在AD治疗中的潜在效果

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图4 ZXYF上调HT22细胞中CaMKII/GluA1信号通路

在SCOP诱导的小鼠模型中,短暂抑制AMPA受体削弱了ZXYF对AD的缓解作用

为了明确AMPA受体在ZXYF治疗AD过程中的核心作用,研究者精心策划了实验,旨在SCOP诱导的小鼠模型中暂时性地抑制AMPA受体。图5A展示了模型建立与药物处理流程。结果显示,相较于SCOP诱导组(Vehicle),ZXYF显著缩短了到达平台的潜伏期,并延长了小鼠在Morris水迷宫(MWM)中的穿越时间。进一步地,当研究者采用NBQX(AMPA受体拮抗剂)来暂时抑制AMPA受体功能时,ZXYF所引发的潜伏期缩短与穿越时间延长的效果均被NBQX所削弱(图5B-E)。这充分证明了AMPA受体在ZXYF对SCOP诱导小鼠模型中AD的治疗过程中发挥了重要作用

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图5 NBQX抑制ZXYF对东莨菪碱诱导的认知缺陷小鼠的认知改善作用

ZXYF在APP/PS1小鼠的MWM测试中可以改善AD的行为症状

研究还通过APP/PS1小鼠模型,来确认ZXYF在AD治疗中的潜在作用。实验流程中的模型建立与药物处理步骤详见图6A,并选用DON作为阳性对照组。结果显示,与C57BL6/J野生型(WT)小鼠相比,APP/PS1模型小鼠(Veh)在水迷宫(MWM)测试中,到达平台的潜伏时间显著延长,同时移除平台后的穿越次数和在特定象限内的停留时间均有所减少(图6B-F)。

经过为期14天的ZXYF或DON处理后,研究观察到ZXYF与DON均能有效改善APP/PS1小鼠在MWM测试中的表现,具体表现为缩短到达平台的潜伏时间、增加穿越次数以及延长在特定象限内的停留时间(图6B-F)。这些数据为ZXYF在AD治疗中的潜在作用提供了有力的实验依据,表明ZXYF具有改善AD相关行为障碍的能力

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图6 ZXYF促进了APP/PS1小鼠的认知功能

结论

ZXYF作为一种具备特定作用机制的药物,能够通过激活CaMKII磷酸化途径,有效地上调AMPA受体的表达。这一机制进而促进了神经发生过程,并显著增强了突触传递效率,从而在治疗AD方面展现出潜在的益处。

参考文献:

Sun Y, Zhang H, Liu R, Wang Y, Zhang X, Huang R, Zhu B, Wu H. Zexieyin formula alleviates Alzheimer's disease via post-synaptic CaMKII modulating AMPA receptor: Involved in promoting neurogenesis to strengthen synaptic plasticity in mice hippocampus. Phytomedicine. 2024 Aug;131:155802. doi: 10.1016/j.phymed.2024.155802

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