《Journal of Ethnopharmacology》:Analysis of the composition of Anshen Dingzhi Pill and its mechanism on improving cognitive impairment in sleep deprivation model rats
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本研究首次系统鉴定安神定志丸(ADP)中46种活性成分,通过网络药理学预测并实验验证其通过抑制P2X7/NLRP3信号通路改善睡眠剥夺(SD)相关认知损伤(CI),为临床应用提供机制依据。
张小倩|谢鹏飞|高宇|邢成杰|詹婷|曾汉瑞|褚晓琴|彭灿|张彩云
安徽中医药大学中医新安医学与中医药现代化中心药学院,中国安徽省合肥市230012
摘要:
民族药理学相关性
安神定志丸(ADP)是中医中用于治疗精神障碍的经典方剂,对失眠具有明确的临床疗效。然而,ADP在改善睡眠方面的药理物质基础和潜在机制尚未得到研究。
研究目的
本研究旨在分析ADP的化学成分,并探讨其在改善睡眠剥夺(SD)相关认知障碍(CI)方面的作用机制。
材料与方法
采用UPLC-Q-Exactive Orbitrap MS/MS对ADP进行化学分析,并通过网络药理学预测其治疗靶点及作用途径。在多平台水生环境中建立SD模型大鼠。通过行为测试、组织学检查和ELISA评估ADP对SD相关CI的神经保护作用。进一步通过体内和体外实验验证P2X7/NLRP3信号通路。
结果
本研究共鉴定出ADP中的46种生物活性成分。通过网络药理学筛选出ADP与SD相关CI之间的175个共通靶点,其中P2X7/NLRP3信号通路尤为突出。ADP显著改善了SD模型大鼠的行为缺陷、神经元完整性、氧化应激和神经炎症,并调节了与凋亡相关的蛋白质。体内和体外实验均证实,ADP通过抑制P2X7/NLRP3通路缓解SD相关的神经炎症。
结论
本研究首次系统地鉴定了ADP的化学成分,并证明ADP主要通过抑制P2X7/NLRP3通路来改善SD相关CI,为其临床应用提供了科学依据。
引言
睡眠作为维持认知功能的重要生理基础,在现代社会中因社会快速发展和工作节奏加快而日益受到威胁。这些社会变化导致了睡眠相关问题,包括睡眠时间不足、慢性睡眠剥夺(SD)和睡眠质量下降。研究表明,SD会干扰认知表现(Xu等人,2022年),降低工作效率,并破坏神经系统稳态(Newbury等人,2021年)。根据世界睡眠协会发布的《2023年全球睡眠健康报告》,全球约有30%的成年人患有慢性睡眠障碍,其中15%的人出现明显的认知障碍(Sutton,2021年)。目前的药物治疗方法(如苯二氮卓类药物)虽能短期改善睡眠质量,但长期使用可能导致药物耐药性、依赖性和认知障碍加重(Penninx等人,2021年)。因此,迫切需要探索安全有效的治疗方法和靶点来治疗SD-CI。
网络药理学是将系统网络分析与药理学相结合的学科,有助于我们理解化合物、基因、蛋白质和疾病之间的复杂相互作用(Xu等人,2017年)。该方法有助于阐明中医方剂的多组分、多靶点和多途径机制(Ren等人,2023年)。事实上,网络药理学预测与实验验证的结合已被用于阐明中医方剂在治疗疾病中的机制(Chen等人,2022年;Wei等人,2022年)。
安神定志丸(ADP)最早记载于清代程国鹏的《医学新悟》中。其主要成分包括茯苓(Poria cocos (Schw.) Wolf)、茯芩(Poria cocos (Schw.)与桂皮的复合制剂)、人参(Panax ginseng C.A. Mey.)、远志根(Polygala tenuifolia Willd.)、天南星根(Acorus tatarinowii Schott)、龙骨(Apatite)和精制蜂蜜(Apis cerana Fabricius)。所有植物名称已在
www.worldfforaonline.org中得到确认。据记载,ADP具有安神、益气和镇静心神的功效(Li,2004年)。根据中医理论(Feng等人,2023年)和临床报告(Zeng等人,2023年;Gao等人,2013年;Ni等人,2007年;Wang等人,2020年;Zhen和Shi,2024年)以及实验证据(Zeng等人,2022年),ADP被广泛用于治疗失眠。尽管ADP具有明确的临床疗效,但其具体化学成分及其通过何种信号通路改善SD-CI仍不清楚。
因此,本研究采用UPLC-Q-Exactive Orbitrap MS/MS技术鉴定ADP的化学成分,并通过网络药理学预测其潜在靶点和抗SD机制。同时,通过体外和体内实验全面探讨ADP在治疗SD相关CI中的药效学作用,并验证ADP对P2X7/NLRP3信号通路的调控作用,为其缓解SD相关认知功能障碍提供了机制证据。
ADP的制备
茯苓(编号FLYP202401,安徽省庐安市金寨县)、茯芩(编号FSYP202402,安徽省安庆市岳西县)、人参(编号RSYP202401,吉林省白山市抚松县)、远志根(编号YZYP202403,山西省运城市兴泾县)、天南星根(编号SCPYP202404,江西省吉安市永丰县)、龙骨(编号LCYP202404,宁夏银川市)、蜂蜜(编号FM2024001,安徽省滁州市凤阳县)
ADP提取物的UPLC-Q-Exactive Orbitrap MS/MS分析
ADP的总离子色谱(TIC)图谱见图2A,并结合光谱库(OTCML和内部库)及TCMSP数据库的数据进行了分析。通过保留时间和MS/MS裂解模式的分析,鉴定出ADP提取物中的46种植物化学成分。ADP的主要成分包括8种人参皂苷、6种有机酸和11种脂肪酸
讨论
本研究首次利用UPLC-Q-Exactive Orbitrap MS/MS、网络药理学预测以及体内和体外实验明确了ADP的药理物质基础及其治疗SD相关认知功能障碍的机制。
慢性SD会导致神经炎症持续增加,最终引发神经退行性疾病和不可逆的认知障碍(Song等人,2022年;Smallwood等人,2018年;Zielinski等人,2017年)。
结论
本研究首次通过UPLC-Q-Exactive Orbitrap MS/MS鉴定出ADP中的46种主要化学成分,并通过网络药理学预测了ADP在治疗SD中的关键靶点和作用机制。体内和体外实验结果证实,ADP能有效改善SD大鼠的认知障碍和神经炎症,其机制与抑制P2X7/NLRP3通路密切相关。
CRediT作者贡献声明
谢鹏飞:撰写——初稿。
高宇:数据管理。
张小倩:软件使用、方法学设计、概念构思。
曾汉瑞:数据可视化、数据管理。
褚晓琴:撰写——审稿与编辑、资金筹措。
邢成杰:数据可视化、实验研究。
詹婷:数据可视化、数据管理。
张彩云:撰写——审稿与编辑、资金筹措。
彭灿:撰写——审稿与编辑、资金筹措
未引用文献
Gao和Yan,2013年;Jun等人,2022年;Kim等人,2013年;Krueger和Friedman,2009年;Shan等人,2024年;Shi等人,2020年;Van Luijtelaar和Coenen,1986年;Wang和Wei,2020年;Wang等人,2021年;Wang等人,2020年;Yamada等人,1996年;Zheng和Shi,2024年。
利益冲突
作者声明不存在利益冲突。
数据获取
数据可应要求提供。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本论文工作的已知利益冲突或个人关系。
致谢
本研究得到了安徽省重点研发计划项目(202203a07020031)、安徽省自然科学基金(2408085MH229、KJ2021ZD0065)、合肥综合性国家科学中心健康研究院、“中医新安医学与中医药现代化”项目(2023CXMMTCM014)以及国家自然科学基金(51303006)的支持。