基于mRNA-代谢网络探讨中医补肾填髓法拮抗Aβ神经毒性的作用机制

Alzheimer's disease (AD) is the most common form of dementia in the elderly. The exact etiology and pathogenesis of Alzheimer's disease (AD) still remains unclear. But accumulating evidence indicates that the neurotoxicity of Aβ play a critical role in the disease progress of AD. We previously showed that Aβ could cause the alterations of mRNA- metabolomic network of the AD. The Bushen Tiansui therapy is the TCM major therapeutic method for AD, and Bushen Tiansui formula could treat AD in a multi-component, multi-target, multi-pathway manner. Hence, we proposed a hypothesis that BSTSF is a promising therapeutic agent that exerts effects at multiple sites within the mRNA- metabolomic network induced in AD. To confirm the hypothesis, we integrate transcriptomics, metabolomics and bioinformatic methods to capture the key molecular clusters referred to mRNA- metabolomic networks after BSTSF treatment following AD; to apply bioinformatics analysis methods and mathematical modeling approaches to conduct the related mRNA-metabolomic networks; and to verify the above network map according to in vivo and in vitro studies. Finally, we intend to delineate the regulatory mechanism of Bushen Tiansui therapy for treating Alzheimer's disease by targeting the neurotoxicity of Aβ. This plan will provide the new evidences for the treating AD by Bushen Tiansui therapy, and provide new ideas for the research of TCM therapeutic principles and methods.

阿尔茨海默病（AD）是最常见的老年期痴呆，其确切的发病机制仍不清楚。Aβ神经毒性在其发病过程中起着关键性作用，课题组前期研究提示mRNA-代谢网络紊乱是Aβ神经毒性的主要表现。补肾填髓法是中医治疗AD的基本治法，具有多成分、多靶点、多途径整体协同的作用特点。基于前期研究结果，我们提出假设：补肾填髓法能通过调控mRNA-代谢网络，拮抗Aβ神经毒性，发挥其治疗AD作用。本项目拟以补肾填髓方为实验工具，通过整合运用各种组学和生物信息学方法，捕获补肾填髓法拮抗Aβ神经毒性网络防治AD的靶标分子群，构建转录组-代谢组网络图谱，最终结合体内-外实验，采用分子生物学方法验证并发现网络调控系统关键节点及其在疾病发生发展过程中的结构与功能定位，以期全面、系统地阐释补肾填髓法靶向拮抗Aβ神经毒性防治AD的调控机制。本项目将为中医药治疗AD提供新的证据和思路，同时也为中医治则治法研究提供全新的策略和方法。

阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）是一种与年龄相关的致死性中枢神经系统退行性疾病。目前临床上尚无有效治疗AD的药物。中医药在AD防治方面有其独特的疗效与优势，课题组长期研究发现补肾填髓法是中医治疗AD的基本治法，具有多成分、多靶点、多途径整体协同作用特点。但其药效成分及作用机制尚需进一步深入研究。首先，首先我们通过HPLC法测定了补肾填髓方冻干粉主要成分及含量，并运用LC/MS-Q-TOF技术对补肾填髓方吸收入脑成分进行了鉴定。其次，通过侧脑室注射Aβ1-42复制AD大鼠模型，经Morris水迷宫确认造模成，并通过补肾填髓方给药干预，证实补肾填髓方可以改善AD模型大鼠的学习和记忆能力。在基础上课题组综合运用网络药理学、代谢组学（脂质组学）、转录组学（非编码RNA、tsRNA）、生物信息学和分子生物学等研究方法，对补肾填髓方治疗AD的作用机制进行了相关研究。结果发现：（1）补肾填髓方中检测到二苯乙烯苷、朝藿定A、朝藿定B、朝藿定C 和淫羊藿苷5种成分，其中淫羊藿苷可以透过血脑屏障进入AD模型大鼠的海马组织中；（2）补肾填髓方能够通过回调部分异常的非编码RNA发挥治疗阿尔茨海默病的作用；（3）从tsRNA角度鉴定出补肾填髓方治疗AD的靶点（tiRNA-Gln-CTG-002, tiRNA-Ser-GCT-001, tiRNA-Val-AAC-002, tRF-Gly-CCC-011, tRF-Thr-CGT-019, 和 tRF-Ser-GCT-035）；（4）补肾填髓方通过调节磷脂代谢、维持脂肪酸代谢和平衡氨基酸代谢治疗AD；（5）补肾填髓方可能通过靶向HTR3A、CYP3A4、ALOX5、CYP1A1和GRIA2蛋白来影响5-羟色胺、亚油酸和L-谷氨酸的合成，而后调节色氨酸代谢、甘油磷脂代谢、精氨酸和脯氨酸代谢通路，最终发挥治疗AD的作用；（6）本课题组首次开发了一种简便的方法来合成阿拉伯胶包裹的槲皮素负载的硒纳米复合材料（P80-Que@Se NCs），并证实其具有良好的抑制Aβ1-42的聚集并减轻氧化应激效果。综上所述，本课题基本证实补肾填髓法能通过调控mRNA-代谢网络发挥其治疗AD作用，并对中医药现代化研究进行了初步尝试，结果将为中医药治疗AD提供新的证据。