三七茎叶皂苷调控NAMPT修复线粒体损伤治疗缺血性脑卒中的分子机制及药效物质基础研究

Mitochondrial energy metabolism impairment plays a critical role in the pathophysiologic mechanisms of cerebral stroke. Nicotinamide phosphoribosyltransferase (NAMPT) is described to strongly suppress neuronal death through activation of SIRT1 and AMPK, indicating that NAMPT might serve as a novel therapeutic target against stroke. Qiyetongmai capsules, which we developed for the treatment of stroke, are mainly composed of saponins in stems and leaves of Panax notoginseng, and have successfully completed Phase III clinical trials in China. Moreover, we have been awarded the First prize for Science and Technology Progress Award of China Association of Chinese Medicine in 2016, and published over 15 related SCI papers. We first discovered that the mechanism of Panax Notoginseng stem and leaf saponins and Notoginsenoside R1 against ischemic stroke involves inhibition of mitochondrial dysfunction and oxidative stress via increasing NAMPT expression. The present study aims to explore the potential bioactive constituents of Panax Notoginseng via integrating multiple-dimensional liquid chromatography tandem mass and other modern methodologies, and to further investigate whether the underlying mechanisms of neuroprotective effects of Panax notoginseng compounds are dependent on attenuating mitochondrial dysfunction via regulation of NAMPT and related signal transduction proteins, thereby elucidating the bioactive components and mechanisms of saponins in stems and leaves of Panax notoginseng and providing theoretical basis for its clinical application.

线粒体损伤进而引起的能量代谢障碍在脑卒中造成的进一步损伤中起关键作用，NAMPT可通过调控AMPK 信号通路抑制神经元凋亡，成为治疗治疗缺血性脑卒中的新途径。以三七茎叶皂苷为主要成分治疗脑卒中的创新药物已完成Ⅲ期临床研究，发表三七相关SCI论文15篇，2016年获中华中医药学会科技一等奖，首次发现三七茎叶皂苷及三七皂苷R1抗缺血性脑卒中的新用途，可改善线粒体损伤，减少氧化应激，并可提高NAMPT的表达，本课题拟采用综合二维色谱质谱联用等技术系统开展化学成分研究，并利用靶向蛋白亲和色谱分离技术富集目标分子，深入挖掘三七茎叶皂苷发挥药效的潜在活性成分,进一步阐明其药效物质基础；并对三七茎叶皂苷及单体成分调控NAMPT进而修复线粒体损伤在防治脑卒中的关键作用进行深入研究，探索其对能量代谢相关信号通路的调控进而保护神经损伤的作用及调控机制，为三七茎叶皂苷防治脑卒中分子机制及合理用药提供依据。

线粒体损伤进而引起的能量代谢障碍在脑卒中造成的进一步损伤中起关键作用，NAMPT可通过调控AMPK 信号通路抑制神经元凋亡，成为治疗治疗缺血性脑卒中的新途径。本项目以前期研究发现的治疗脑卒中的创新药物三七茎叶皂苷（PNGL）为研究对象，结合体内外模型研究确认了PNGL通过调控NAMPT-NAD+介导的下游通路SIRT1/2/3-FOXO3A-MnSOD/PGC-1α调节神经对缺血缺氧的抵抗力、抑制线粒体氧化损伤、改善能量代谢、缓解缺血缺氧引起的神经损伤与凋亡，从而发挥对缺血性脑卒中的防治作用。利用MALDI-MSI技术发现PNGL可以通过减少胶质细胞的活化并挽救MCAO大鼠在急性早期的小分子异常代谢而发挥神经保护作用，该方法为探索PNGL治疗缺血性脑卒中的新机制提供了新的思路。为挖掘三七茎叶皂苷发挥药效的活性成分，利用HPLC、UPLC-MS、UPLC-Q-TOF-MS技术建立了PNGL的指纹图谱，分离与鉴定其化学成分，分析离子色谱峰，鉴定出13种化合物结构，结合PC12与SH-SY5Y两种细胞模型对成分活性进行了筛选，结果发现GRg1、GP-17与GRb3可能是PNGL防治缺血性损伤的重要药效物质基础。首次发现GP-17通过调控NAMPT靶点及其下游SIRT1/2/3信号通路发挥对缺血性卒中的保护作用；基于MALDI-MSI技术考察了NGR1对MCAO/R大鼠皮层组织中能量代谢因子的影响，以及NGR1通过NAMPT-NAD+-SIRT信号通路维持线粒体功能、改善能量代谢的分子机制；首次考察了GRb3对缺血性脑损伤的改善作用。该项目研究为三七茎叶皂苷防治缺血性脑卒中分子机制及开发新型候选药物提供了新思路。项目完成后发表相关SCI论文8篇，其中第一标注3篇。培养博士毕业生2名，硕士毕业生1名。培养的博士研究生荣获“北京市优秀毕业生”称号及北京协和医学院药用植物研究所优秀论文奖。项目负责人2018荣获国家中医药管理局中医药传承与创新“百千万”人才工程（岐黄工程）岐黄学者、中国医学科学院北京协和医学院高端科技人才专项支持计划、中国医学科学院北京协和医学院长聘教授（第一批）；2021年荣获中华中医药学会李时珍医药创新奖。