天津中医药大学王怡教授：首次揭示清宫寿桃丸改善衰老性认知减退的作用机制
2024-07-04 MedSci原创 MedSci原创 发表于上海
老年科学研究表明，大脑退化与衰老密切相关，尤其是前额叶皮层和海马区的功能衰退，对老年人的认知能力产生显著影响。
随着人口老龄化趋势的加剧，衰老性认知减退（AAMI）已成为全球性的健康问题。近期，天津中医药大学王怡教授的《Potential mechanism of Qinggong Shoutao pill alleviating age-associated memory decline based on integration strategy》发布于著名药学杂志《Pharmaceutical Biology》上[1]，该研究首次表明：清宫寿桃丸通过调节环磷酸腺苷(cAMP)信号通路和改善大脑海马区突触功能，减缓机体记忆相关功能的退化，增强长期记忆的形成，从而改善衰老性认知减退。 研究背景及目的 老年科学研究表明，大脑退化与衰老密切相关，尤其是前额叶皮层和海马区的功能衰退，对老年人的认知能力产生显著影响。目前，虽有潜在药物但缺乏FDA批准疗法，且单一靶点疗法效果有限。科学界关注长期增强（LTP）在记忆中的作用，尤其是cAMP/PKA/CREB通路的核心作用。清宫寿桃丸（QGSTW）作为一种历史悠久的抗衰老中药复方，已被证实能有效改善老年人的记忆衰退、头晕等症状，并能显著缓解轻度认知障碍。然而，其治疗机制尚未明确。本研究运用网络药理学和分子对接技术，深入探讨了清宫寿桃丸治疗d-半乳糖损伤小鼠的潜在机制，旨在为治疗AAMI提供新的策略和方法。 研究方法 研究将C57BL/6J小鼠随机分为对照组、模型组和清宫寿桃丸组。通过d-半乳糖建立AAMI小鼠模型，通过ELISA、免疫荧光染色和Western blotting等方法确定清宫寿桃丸作用于哪些途径以缓解AAMI。 研究结果 网络药理学研究表明，清宫寿桃丸的作用与神经活性配体-受体相互作用、cAMP信号通路和钙信号通路的药理调控有关。其通过调节信号转导、化学突触传递和g蛋白偶联受体信号通路来缓解记忆障碍。生物信息学分析表明，清宫寿桃丸6个已确定的核心靶点FOS（c-Fos）、GRIN2B（GluN2B）、GRIN1（GluN1）、GRM5（mGluR5）、CAMK2A（CaMKII-α）和GRIA1（GluA1）参与了突触可塑性的调节。 为了验证以上分析结果，研究通过一系列实验验证表明，清宫寿桃丸具有以下作用机制： 01 清宫寿桃丸对d-半乳糖损伤小鼠认知能力下降的影响：NLT（图1（B-D））、NOR试验（图1（F-H））和AA试验（图1（J-P））结果表明：清宫寿桃丸治疗减轻了d-半乳糖损伤小鼠的认知缺陷。 图1 清宫寿桃丸蛋白酶减轻了d-半乳糖损伤小鼠的认知能力下降 (A)用于评估空间学习的新位置测试（NLT）示意图。显示了新位置测试中的鉴别指数(B)、总勘探时间(C)和勘探时间百分比(D)。(E)新的物体识别（非）测试示意图。给出了新物体识别测试中的识别指数(F)、总探测时间(G)和探测时间百分比(H)。（I、M）主动回避（AA）试验示意图。显示了第一天的CR数(J)、平均CR的潜伏期(N)以及CR数（K、L）和平均潜伏期（O、P)的差异。与对照组比较：*p<0.05；**p<0.01；***p<0.001。与模型组进行比较：# p<0.05；##p<0.01；###p<0.001。数据分析采用单向方差分析和多元方差分析。数据以平均值±标准差表示（每组n只=3-6只小鼠）。 02 清宫寿桃丸治疗d-半乳糖损伤小鼠认知功能衰退的关键靶点及分子机制：基于前10个靶点和KEGG通路富集分析结果，研究选择核心靶点AKT、c-Fos、GluN1、GluA1、CaMKII-α和cAMP信号通路相关蛋白(cAMP、PKA和CREB)，以确定清宫寿桃丸的神经保护作用机制。结果发现，d-半乳糖损伤小鼠的c-Fos、GluN1、GluA1、CaMKII-α、cAMP、PKA和CREB蛋白水平显著降低，AKT蛋白水平显著升高。与模型小鼠相比，经清宫寿桃丸处理的小鼠PKA(图2(B))、CREB(图2(C))、C - fos(图2(F))、GluN1(图2(H))、GluA1(图2(I))、CaMKII-α(图2(J))和cAMP(图2(K))蛋白水平显著升高，AKT(图3(E))蛋白水平显著降低。表明清宫寿桃丸可以通过调节cAMP信号通路和核心靶点AKT、c-Fos、GluN1、GluA1和CaMKII-α来缓解认知功能下降。 图2 清宫寿桃丸对d-半乳糖损伤小鼠AKT、c-Fos、GluN1、GluA1、CaMKII-α、PKA、CREB和cAMP蛋白表达水平的影响 采用(A)蛋白印迹法检测PKA和CREB蛋白的表达情况，PKA (B)和CREB (C)蛋白表达的定量分析小鼠的代表性免疫印迹(D)和AKT (E)和c-Fos (F)水平的定量。(G)具有代表性的蛋白印迹和直方图显示了小鼠中GluN1 (H)、GluA1 (I)和CaMKII-α (J)的总蛋白水平。(K)采用ELISA法检测cAMP水平。与对照组比较：*p<0.05；**p<0.01；***p<0.001。与模型组进行比较：# p<0.05；##p<0.01；###p<0.001。所有数据分析均采用单向方差分析。数据以平均值±标准差表示（每组n只=3只小鼠）表示。 03 清宫寿桃丸对d-半乳糖损伤小鼠海马内突触蛋白（SYN）蛋白表达水平的影响：研究使用突触前标记SYN来识别清宫寿桃丸的作用位点，以确定清宫寿桃丸是否会增加海马中的突触数量。结果发现，与对照组相比，d-半乳糖损伤小鼠的SYN蛋白水平显著降低，而清宫寿桃丸处理小鼠的SYN蛋白水平显著升高。这一结果表明，清宫寿桃丸增加了小鼠海马体中突触的数量。随后，研究用抗SYN的抗体进行免疫染色，结果显示d-半乳糖损伤小鼠的CA1区和DG区SYN的表达降低，而使用清宫寿桃丸处理显著提高了小鼠海马的CA1区和DG亚区SYN的表达，但在CA3区无显著差异。表明清宫寿桃丸主要作用于海马的CA1和DG区域以改善d-半乳糖诱导的突触丢失。 研究结论 本研究首次表明，清宫寿桃丸通过调节cAMP信号通路和突触可塑性来减轻d-半乳糖损伤小鼠的记忆衰退，并提示了清宫寿桃丸在AAMI治疗中的潜力。 总结 清宫寿桃丸，原名蟠桃丸，是1982年由天津达仁堂制药厂与中科院陈可冀院士主持下的“清宫医案研究室"共同挖掘研制而成。作为一种传统中药，清宫寿桃丸的疗效已经得到了广泛的认可。不仅有大量实验和临床应用验证了其在阿尔兹海默病领域的价值，且《中国阿尔茨海默病痴呆诊疗指南(2020年版)》[2]更是推荐将清宫寿桃丸用于改善前驱期和早中期痴呆认知、行为和功能。 然而，清宫寿桃丸治疗阿尔兹海默病痴呆背后的机制仍然是一个谜。本研究首次表明清宫寿桃丸中主要活性成分的靶标显著富集于cAMP信号通路，而该信号通路参与介导大脑海马区突触可塑性，可促进增强长期记忆的形成。这无疑是为进一步了解清宫寿桃丸的作用机制提供了重要的线索，同时也为未来开发更有效的治疗阿尔兹海默病痴呆的药物提供了新的思路。 参考文献： [1] Pan G, Chai L, Chen R, et al. Potential mechanism of Qinggong Shoutao pill alleviating age-associated memory decline based on integration strategy. Pharm Biol. 2024 Dec;62(1):105-119. [2] 田金洲,解恒革,王鲁宁,王荫华,王华丽,时晶,秦斌,樊东升,倪敬年,孙永安,中国老年保健协会阿尔茨海默病分会(ADC)指南小组.中国阿尔茨海默病痴呆诊疗指南(2020年版)[J].中华老年医学杂志,2021,40(3):269-283.
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