基于靶点“钩钓”策略的肉苁蓉苯乙醇苷抗脑缺血再灌注分子机制研究

Drug targets are the major biological basis for treating various diseases; thus, it is important for deeply interpreting the pharmacological action mechanism in humans of traditional Chinese medicine (TCM) by exploring the targets of TCM active ingredients. Cistanche is a famous TCM with anti-cerebral ischemia effects. Phenylethanoid glycosides (PhGs) are the active material basis of Cistanche with obvious neuroprotective effects and developed into clinical agents. However, it is still unknown how PhGs exert neuroprotective effects as well as its potential pharmacological mechanism. Therefore, in this study, we try to use echinacoside (ECH), the most important active ingredient in PhGs, as a molecule probe to explore its drug target by modern “target fishing” technique. Through identifying the anti-cerebral ischemia target from neuronal cells, we can deeply investigate the regulatory mechanism of ECH on target biological function and target-related neuroprotective signaling pathways on molecule, cell and animal levels. This study may help us to explain the detailed anti-cerebral ischemia pharmacological mechanism of the PhGs to provide a modern scientific evidence for the brain protection effect of Cistanche. Moreover, this study may also provide novel TCM pharmacological mechanism research mode based on “Active ingredient-Target identify-Efficacy analysis” strategy.

药物靶点是药物发挥疾病治疗作用的关键生物学基础，因此探索中药活性成分在人体内的作用靶点可以从源头上诠释中药的药理作用机制。肉苁蓉是具有抗脑缺血作用的名贵中药，其所含的苯乙醇苷类成分是其主要药效物质基础，神经保护作用明确，且已开发成药。然而，对于肉苁蓉苯乙醇苷如何发挥神经保护作用的分子药理机制，目前尚不清楚！针对此问题，本项目拟重点针对肉苁蓉苯乙醇苷的核心药效成分——松果菊苷开展研究，将其作为活性探针，利用新兴的靶点“钩钓”技术，从神经细胞中特异性富集并识别其抗脑缺血的靶点蛋白；进而在分子、细胞、动物多水平上深入研究松果菊苷对靶点蛋白生物学功能及其相关神经保护信号通路的调控机理。以期从靶点源头上精准解析肉苁蓉苯乙醇苷类成分抗脑缺血的药理机制，从而诠释肉苁蓉的脑保护临床功效；同时也为建立基于“活性成分-靶点寻找-功效解析”的中药作用机制研究新模式提供现代科学证据。

肉苁蓉是具有抗脑缺血作用的名贵中药，其所含的苯乙醇苷类成分是其主要药效物质基础，神经保护作用明确。然而，对于肉苁蓉苯乙醇苷如何发挥神经保护作用的分子药理机制，目前尚不清楚。针对此问题，我们以肉苁蓉苯乙醇苷中神经保护作用确切的核心活性成分松果菊苷为探针，寻找其靶点蛋白，进而阐明苯乙醇苷类成分发挥神经保护作用的信号通路，最终诠释肉苁蓉这一传统中药的脑保护功效。研究发现，松果菊苷可以与PC12细胞中的CK2α’蛋白发生直接相互作用，进而共价修饰靶点CK2α’蛋白的Lys171位点，这一修饰作用可能是通过松果菊苷分子结构中的α，β-不饱和羰基实现的。此外，研究发现松果菊苷在CK2α’敲低的PC12细胞中，神经保护作用减弱；而在CK2α’过表达的PC12细胞中，神经保护作用有所增强。这些结果进一步提示了松果菊苷可能是通过CK2α’蛋白发挥神经保护作用的。此外，研究发现松果菊苷对于GSK3β-Tau信号通路以及血红素加氧酶（HO）信号通路中的蛋白表达及磷酸化水平影响较小，推测其可能不是通过调控CK2α’蛋白下游的GSK3β-Tau信号通路以及血红素加氧酶（HO）信号通路发挥神经保护作用的。同时发现，松果菊苷也不是通过调控CK2的经典激酶活性发挥神经保护作用的。因此推测，松果菊苷的神经保护作用可能是通过靶点CK2α’蛋白调控的其他全新下游通路而实现的，有待后期进一步挖掘。动物体内实验发现，当CK2α’蛋白敲低后，松果菊苷的抗脑缺血保护作用受到明显拮抗，同时神经行为学评分、尼氏染色、TUNEL凋亡染色等指标受到显著逆转，进一步证实了松果菊苷在体内是通过CK2α’发挥神经保护作用的，即CK2α’可能是一个有潜力的神经保护靶点。最后，基于模式生物斑马鱼的缺氧损伤模型，我们也进一步证实了松果菊苷的体内抗缺氧神经保护作用。综上所述，本项目研究成果从靶点源头上解析了肉苁蓉苯乙醇苷类成分抗脑缺血的药理靶点及分子机制，从而诠释了肉苁蓉的脑保护的临床功效。