山茱萸⁃肉苁蓉药对治疗帕金森的网络药理学研究二

发表时间:2021-10-20 14:20作者:于迎春,赵阳,梁素萍,郑景辉来源:中成药

本研究使用网络药理学研究方法,筛选山茱萸⁃肉苁蓉有效化合物22种,并预测出这些化合物可能作用于帕金森病的19个靶点,包括多巴胺受体(DRD2、DRD3、DRD4)、多巴胺转运体(SLC18A2、SLC6A3),乙酰胆碱酯酶(ACHE)、血管紧张素转化酶(ACE)、蛋白激酶(AKT1)、大麻素受体1(CNR1)、乙醇脱氢酶1C(ADH1C)、5⁃羟色胺受体(HTR1A、HTR2A)、丁酰胆碱酯酶(BCHE)、超敏反应蛋白(CRP)等,各靶点间有很强的相互作用,主要涉及多巴胺能神经元功能、乙酰胆碱系统、炎症反应、神经毒性等生理病理改变。


帕金森病主要病理改变为黑质多巴胺能神经元变性死亡,而多巴胺作为脑内重要的神经递质,主要通过不同亚型的多巴胺受体调控人体运动功能、认知活动等生理或病理过程,其中DRD2表达神经元通路,起到调节运动的作用[14];DR的含有量与树突棘密度相关,DA受体的激活可以调节轴突结构,维持大脑正常功能,DR通过调节神经递质释放、调节释放频率等调节神经元的兴奋性[15];多巴胺转运体在多巴胺(DA)转运过程中发挥了关键作用,当这些信号通路的功能紊乱时可引起帕金森病,因此多巴胺受体、多巴胺转运体靶点为治疗帕金森病的主要靶点。SLC6A3基因编码的多巴胺转运体(dopaminetransporter,DAT)在多巴胺(DA)转运过程中发挥了关键作用。ACE主要与血压调节有关,但有研究表明ACE抑制剂可增加纹状体多巴胺水平和减少神经元坏死,对PD模型有保护作用,也是潜在的抑郁治疗靶点[16]。最新研究表明血清BChE活性可作为PD生物标志物,与帕金森病也有密切关系[17]。CRP主要与炎症相关,而炎症反应与帕金森病的发病和发展具有密切相关性[18]。HTR1A在抑郁症及部分精神系统疾病的发病机制中起着重要的作用,可能是导致帕金森后期合并抑郁症的重要原因[19]。由此可以看出上述靶标主要与神经元功能、多巴胺受体及转运体、炎症等诸多因素相关,既说明帕金森病的致病因素复杂,又说明山茱萸⁃肉苁蓉药对通过调节巴胺能神经元功能和乙酰胆碱系统的功能、抑制炎症、减轻神经毒性等方面治疗帕金森病。

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为了详细的探究山茱萸⁃肉苁蓉有效化合物成分治疗PD的生物学过程、分子功能、细胞成分和信号通路,将山茱萸⁃肉苁蓉与PD相关的19个基因进行GO分析和KEGG分析。


通过GO富集分析发现山茱萸⁃肉苁蓉药对治疗帕金森病主要生物过程(BP)与多巴胺分泌的调节、多巴胺代谢过程的调节、化学性突触传递、突触传递负调控、5⁃羟色胺受体信号通路、G蛋白偶联受体信号通路、细胞钙离子稳态、行为控制等主要生物过程相关。其中在多巴胺分泌的调节与多巴胺代谢过程的调节与治疗帕金森的相关机制密切相关,因帕金森病主要是多种原因导致多巴胺能神经元损伤、凋亡,最终纹状体内多巴胺浓度下降,导致大脑反馈调节失衡而发病。因此作用于多巴胺能系统的药物,可通过激动多巴胺受体、多巴胺转运体等可有效控制帕金森病[20]。在G蛋白偶联受体信号通路中,有研究发现在PD小鼠模型中,雷诺昔芬与G蛋白偶联雌激素受体30结合发挥抑炎作用,可抑制炎症通路,降低相关炎症因子水平,从而抑制PD的慢性炎症进展。表明G蛋白偶联雌激素受体(GPR30)参与雌激素在PD炎症中具有抗炎、神经保护等作用[21]。在5⁃羟色胺受体信号通路中,范玲玲等[22]研究发现5⁃HT7受体激动剂可能以多种方式调控着内侧前额叶皮层(mPFC)锥体神经元的电活动,且黑质纹状体通路的退化易导致mPFC锥体和中间神经元上5⁃HT7受体出现功能紊乱。这为5⁃HT7受体参与PD病人并发的抑郁、焦虑等症状提供了功能学和细胞学的解释,也为PD治疗开辟了新的研究方向。分析GO富集结果发现山茱萸⁃肉苁蓉的生物过程中主要与DRD2、DRD3、DRD4、SLC18A2、SLC6A3、HTR1A、HTR2A基因相关,说明山茱萸⁃肉苁蓉可能通过对多巴胺受体、5⁃羟色胺受体这两个靶点来治疗PD。相关研究表明,HTR2A受体的拮抗剂在帕金森病模型上能够减轻左旋多巴所致药物不良反应[23];部分DRD2激动剂不仅能改善PD的运动症状,且引起运动障碍和精神性疾病的副作用的概率较低[24],说明中药在防治PD中有很好应用前景。


GO富集分析中分子功能涉及多巴胺的结合、多巴胺神经递质受体活性,通过Gi/Go耦合、多巴胺神经递质受体活性、酶的结合、乙酰胆碱酯酶活性、胆碱酯酶活性、胆碱结合等。GO富集分析中细胞成分主要涉及轴突、树突、(神经元的)突触、突触后膜、质膜、薄膜、膜筏等,主要涉及神经信号传递、神经元的组成及功能等。


通过基因KEGG通路富集分析得出山茱萸⁃肉苁蓉防治PD主要调控多巴胺能神经突触、神经活性配体⁃受体相互作用、cAMP信号通路、缝隙连接、5⁃羟色胺能突触、信号通路、帕金森疾病等9条相关信号通路发挥作用,表明山茱萸⁃肉苁蓉化合物的作用靶点有多条通路,可通过各通路协调作用治疗帕金森病。在多巴胺能神经突触、神经活性配体⁃受体相互作用、信号通路这3条神经递质相关通路中,可能通过作用于多巴胺受体[25]、多巴胺转运体、大麻素受体1、5⁃羟色胺受体来治疗PD,也可能通过增加多巴胺神经元的数量,减轻黑质多⁃纹状体巴胺能通路的变性,维持多巴胺水平的稳定。

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在cAMP信号通路中,环核苷酸(cAMP)作为中枢神经系统细胞的第2信使,对神经系统活动起调节作用,包括神经元的存活、树突和轴突的生长、神经元的发育和认知。Wu等[26]利用PD模型小鼠进行细胞试验发现,下调miR⁃200a可导致AKT、cAMP、PKA表达降低,而DRD2、CREB表达升高,说明下调miR⁃200a通过阻断cAMP/PKA信号通路,可增加DRD2表达,抑制纹状体细胞凋亡进而有效控制PD。韩雪峰等[27]研究发现上调cAMP信号通路可使列当中Crenatoside(黄药苷)对D⁃半乳糖诱导的PC12神经细胞损伤有明显的保护作用。山茱萸⁃肉苁蓉的有效化合物可通过调节神经元的发育、神经元的存活、树突和轴突的生长、保护受损神经等生理过程发挥治疗PD的功能。


在缝隙连接信号通路中,缝隙连接通道可通过对抗细胞间电阻,实现细胞间的兴奋传递。缝隙连接蛋白43(Cx43)是中枢神经系统(CNS)中含有量较多的连接蛋白,并以缝隙连接(gapjunction,GJ)和半通道(hemichannel,HC)的形式存在,并介导细胞内外的信息交流与细胞间的信息交流。大量研究表明Cx43GJ和HC的改变推进了神经退变疾病进程[28⁃29];PD患者可因黑质胶质细胞激活,导致大量的促炎因子表达(如IL⁃1β、TNF⁃α、INF⁃γ),炎症因子最终导致星形胶质细胞Cx43GJ的改变加快PD患者病程进展[30]。研究发现[31]在PD动物模型中,总Cx43mRNA水平与星形胶质细胞Cx43的免疫活性增加明显,表明Cx43HC活性增加与PD的发病相关。山茱萸⁃肉苁蓉药对的有效成分对PD的治疗可通过抑制促炎因子的表达,减少星形胶质细胞Cx43的改变而发挥作用。


综上,本研究使用网络药理学方法对山茱萸⁃肉苁蓉药对治疗PD的主要化合物、靶点、通路等进行详细分析,初步验证了山茱萸⁃肉苁蓉药对治疗PD的主要机制,为下一步进行深入研究其作用机制提供理论基础。本研究结论仅依靠网络药理学方法对相关数据库进行挖掘得出,虽然通过相关文献验证了结论的可靠性,但下一步仍需通过动物实验验证其主要作用机理,以期为临床治疗PD提供思路。

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参考文献:


王爱萍,刘万卉,孙考祥,等.治疗帕金森病的多巴胺受体激动剂罗替戈汀的制剂研究进展[J].中国新药杂志,2014,23(16):1881⁃1884;1896.


刘雄,李成明,高建德,等.肉苁蓉的研究进展[J].中国中医药科技,2013,20(5):575⁃576.


王虎,李文伟,蔡定芳,等.肉苁蓉提取物对帕金森病细胞损伤模型的保护作用[J].中西医结合学报,2007,5等。


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