多组学分析揭示Medhya Rasayana(婆罗米与积雪草)早期干预通过抑制神经炎症与氧化应激延缓AβO诱导阿尔茨海默病模型认知衰退的作用机制
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时间:2025年09月29日
来源:Journal of Ethnopharmacology 5.4
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本研究针对阿尔茨海默病(AD)缺乏有效预防策略的临床难题,开展了Medhya Rasayana(含Bacopa monnieri与Centella asiatica)早期干预对AβO诱导AD小鼠模型的保护作用研究。通过行为学测试、转录组测序(RNA-seq)和代谢组学(LC-MS)分析,发现该制剂能显著改善空间记忆与社会记忆能力,抑制海马区神经炎症相关基因(如Ctss、MHC-I/II家族基因)表达,并调节谷胱甘肽代谢与嘧啶代谢通路。研究为 Ayurvedic 制剂在神经退行性疾病早期干预中的应用提供了多组学证据支撑,对开发AD预防策略具有重要意义。
阿尔茨海默病(Alzheimer's disease, AD)作为21世纪全球痴呆症的主要病因,其病理特征表现为β淀粉样蛋白(Aβ)肽段的细胞外沉积和高度磷酸化tau蛋白的细胞内聚集。其中,Aβ寡聚体(Aβ oligomer, AβO)被公认为最具神经毒性的Aβ聚合形态,其在低浓度下即可自组装,并在疾病早期阶段驱动神经炎症与认知功能障碍。近年研究表明,神经炎症并非AD的继发现象,而是推动神经退行进程的关键驱动因素。AβO通过激活小胶质细胞和星形胶质细胞中的模式识别受体(如TLR2/4、NLRP3),引发促炎细胞因子(如IL-1β、IL-6、TNF-α)的持续释放,进而导致突触损伤、胰岛素信号紊乱及线粒体功能障碍,最终造成认知能力下降。面对这一重大医疗挑战,当前临床干预手段仅能缓解症状,亟需开发能够延缓或阻断疾病进程的预防性策略。
在此背景下,传统 Ayurvedic 医学中的 Medhya rasayana("Medhya"意为智力,"Rasayana"指 rejuvenation 疗法)制剂展现出潜在应用价值。该制剂含神经活性草本植物如婆罗米(Bacopa monnieri (L.) Wettst)和积雪草(Centella asiatica (L.) Urb),传统上用于增强记忆、认知及整体大脑健康。尽管已有研究报道这两种植物提取物在神经保护方面的作用,但其在AD早期干预中的分子机制及多组学层面的证据仍不明确。
为此,研究团队通过多组学整合分析策略,探究了Bm与Ca的rasayana制剂在AβO诱导的AD小鼠模型中是否能够延迟疾病发生或进展。该研究发表于《Journal of Ethnopharmacology》,为 Ayurvedic 制剂在神经退行性疾病预防中的应用提供了系统性的科学依据。
研究人员主要运用了以下关键技术方法:首先,通过液相色谱-电喷雾电离质谱(LC-ESI-MS/MS)对两种rasayana制剂进行植物化学表征,确保批次间一致性;其次,使用16周龄雄性C57BL/6小鼠,通过立体定向注射Aβ1-42寡聚体至海马区建立AD模型,并在造模前进行为期60天的rasayana预干预(通过饲料混合给药);第三,通过行为学测试(包括物体位置识别测试OLRT、Morris水迷宫MWM和社会记忆测试)评估认知功能;第四,对海马组织进行转录组测序(RNA-seq)与差异表达基因分析,并采用qRT?PCR对关键基因进行验证;最后,利用非靶向代谢组学(LC-MS)技术分析海马代谢物变化,并通过通路富集分析揭示代谢重编程机制。
3.1. LC-MS Profiling and Phytochemical identification of rasayana extracts
通过LC-MS分析证实Bm rasayana中主要含皂苷类化合物(如bacoside A6、bacopasaponin D),Ca rasayana中则以三萜类衍生物(如asiatic acid、asiaticoside)为主,各批次间成分高度一致,表明制剂质量可控。
3.2. Bm and Ca. rasayana pretreatment prevents the AβO-injected cognitive impairment
行为学实验表明,AβO注射导致小鼠空间记忆与社会记忆显著受损,而rasayana预处理组在OLRT、MWM的探针试验和工作记忆测试中均表现接近对照组,显示其能有效防止AβO诱导的认知缺陷。
3.3. AD-associated neuroinflammation genes are differentially expressed in the AβO-injected mouse model
RNA-seq分析发现AβO组中2857个基因差异表达,其中1087个基因上调,涉及炎症反应、细胞因子调控、MAPK级联激活和抗原呈递等通路。关键上调基因包括MHC-I/II家族基因(H2-D1、H2-Eb1等)、补体成分(C1qa、C1qb、C1qc)和炎症相关分子(Cd74、Ctss)。这些变化在rasayana预处理组中均被逆转。
3.4. Rasayana pretreatment prevents neuroinflammation caused by AβO and confers neuroprotection via functional pathway modulation
Bm与Ca预处理分别调控228和1996个基因,显著抑制了细胞因子介导的信号通路、T细胞分化调控及ERK1/2 cascade的激活。其中Bm rasayana还能上调与神经保护相关的基因(如Ninj2、Hcrt)。
3.5. Rasayana Pretreatment Restores Hippocampal Metabolites Altered by AβO
代谢组学显示AβO注射导致352种代谢物改变,包括还原型谷胱甘肽(GSH)、乙酰左旋肉碱等神经保护代谢物下调,而氧化型谷胱甘肽、ADP核糖等促炎代谢物上调。rasayana干预有效恢复了谷胱甘肽代谢和嘧啶代谢通路的关键代谢物水平。
3.6. Pretreatment with Bm and Ca Rasayana Reduces AβO Deposition in the Hippocampus of AD-induced Mice
免疫组化结果显示,rasayana预处理显著减少了海马区Aβ沉积的密度和强度,且在干预14天后几乎未检测到淀粉样斑块,表明其具有直接的Aβ清除或抑制聚集的作用。
研究结论表明,早期给予Bm与Ca rasayana制剂可通过多靶点机制延缓AD进程:在行为层面改善认知功能;在转录层面抑制神经炎症相关基因表达及免疫通路激活;在代谢层面恢复氧化还原平衡和能量代谢稳态。此外,该制剂还能减少Aβ在海马区的沉积。
讨论部分进一步强调,该研究首次从多组学角度揭示了Medhya rasayana在AD早期干预中的系统生物学机制,其通过调控MHC-I/II抗原呈递、补体激活、细胞因子信号传导和谷胱甘肽代谢等关键通路,增强大脑对AβO毒性的抵抗能力。这一发现不仅为 Ayurvedic 制剂的临床应用提供了科学依据,也为开发针对AD早期阶段的预防性干预策略指明了方向。尽管研究仍存在模型局限性(如急性造模、单一性别动物等),但其多组学整合分析模式为传统医学研究的现代化提供了范本。
未来的研究需进一步验证其在不同性别、慢性模型中的效果,并深入探索关键通路(如Ctss-MHC轴)的因果机制,以推动rasayana制剂向临床预防应用的转化。
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