基于label-free小分子探针技术研究刺五加叶重建神经元网络的物质基础和分子机制

With the rapidity of population aging process, the Alzheimer Disease (AD) has become the most serious senile diseases worldwide especially in China. Until now, there is no effective therapy for AD, and the development of new drug of AD is particularly difficult and slow. Historically, the traditional Chinese medicine (TCM) has been recorded for treating disgnosia, which might be a breakthrough for the drug discovery of AD. We previously found that the saponin-fraction of Eleutherococcus senticosus leaves (CYS) was effective on restoring the neural networking during the AD process, however, the precision effective constituents and their targets have not been clarified. Owing to the absence of suitable methodology, the limited identification of target protein hampered the insight of TCM. The label-free small molecule probe, a kind of proteome-based method, is currently well developed to screen the multiple targets of small molecules with overall consideration to the TCM features. The present study goals to clarify the action mechanism of CYS by screening the target proteins in neural cells using DARTS, TPP and SPROX methods. This study is designable and controllable, and will explain the effective constituents, targets and action mechanism of CYS. Furthermore, it will supply alternative targets for the AD therapy and drug discovery.

随着人口老龄化加快，阿尔茨海默病（AD）在全球尤其是我国的发病率急剧上升，但迄今尚无有效治疗药物，其药物研发难度大、进展缓慢。中医药自古有改善认知障碍的记载，有望成为推动AD药物发现的突破口。我们首次发现刺五加叶的皂苷组分（CYS）可重建受损的神经元网络，可用于治疗或缓解AD，但其药效物质基础和作用机制有待揭示。中药靶点的阐明由于缺乏契合中药特色的筛选方法，成为阐明中药作用机制的瓶颈，Label-free小分子探针技术无需对化合物做化学改造，可直接在细胞或组织的蛋白组中筛选靶点群，是契合中药多成分、多靶点、多途径作用特色的重要方法。本申请拟借助DARTS, TPP 和 SPROX三种label-free小分子探针技术，围绕上述科学问题，以CYS代谢后的脑内移行成分为出发点，揭示其重建神经元网络的药效物质基础、作用靶点和作用机制，为其治疗或缓解AD提供依据，并有望为AD的药物研发提供新思路。

刺五加，又名西伯利亚人参（Siberian Ginseng），收载于历版《中国药典》，为五加科植物刺五加Eleutherococcus senticosus的干燥根和根茎或茎，课题组经过筛选发现，刺五加叶水提取物、尤其是三萜皂苷组分（ESL-SAP）可显著改善受损神经元生长和网络化，具有干预阿尔茨海默病（Alzheimer's Disease, AD）的应用价值，但其体内代谢过程、效应成分、作用靶点和潜在机制均有待揭示。本研究（1）对ESL-SAP的组成进行了LC-MS深入分析，推测了195个三萜皂苷成分，并靶向分离、纯化和鉴定了15个新的三萜皂苷，其中elusenticoside A含有8个糖基，是该植物迄今发现的分子量最大的三萜皂苷成分，对ciwujianoside B等主要活性皂苷类成分进行了富集制备，建立了ESL-SAP原型成分高分辨质谱数据库；（2）研究了ESL-SAP在正常大鼠和APP/PS1转基因鼠的记忆改善活性作用及体内代谢，首次证明ESL-SAP在体内实验中具有神经保护活性，开发了基于排泄物的拟靶向LC-MS分析策略，首次阐明了ESL-SAP脑内移行的26个三萜皂苷类成分，并对其神经保护活性进行了基于原代培养神经元和诱导分化PC12细胞的两个AD细胞模型的活性评价，筛选了ciwujianosides B，C4等潜在的效应成分，为三萜皂苷类成分干预AD的物质基础研究提供了科学依据，尤其是回答了三萜皂苷类成分能否跨越血脑屏障，能否在脑内发挥活性作用的关键问题；（3）优化了以DARTS为主的无标记小分子探针技术，并用于ciwujianosides B和C4两个活性显著的单体化合物靶点筛选，通过CETSA、IP-MS、SPR和WB等实验验证，明确了其作用靶点为Septin 6和Endophilin-A1，首次揭示了ESL-SAP化合物保护受损神经元的作用靶点。本课题证明了ESL-SAP具有良好记忆改善功能的假说，从化学结构、体内代谢过程、靶器官分布成分、潜在作用靶点等进行了论证，发表SCI论文6篇，中文核心期刊论文1篇，申请发明专利2项，为其在治疗AD及其他神经退行性疾病上的研究与应用提供了科学依据。

内容获取失败，请点击重试