基于药物代谢组学研究五味子治疗阿尔茨海默症的药效物质基础及作用机制

Abstract.Alzheimer’s disease (AD), a multifaceted neurodegenerative disorder, is a serious threat to human health and the quality of life. Clinical drug trials in patients with AD have focused on synthetic medicine which may cause side effects. There is a place for alternative medicine, in particular, herbal medicine. Herbal medicine presents unique advantages in overall curative effect in treatment of AD, but the pharmacodynamic material basis is sparse, and the function mechanism is not clear. Therefore, in this study, we propose to investigate the efficacy of Fructus Schisandra based on an AD rat model. Liquid chromatography/tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) technology will be applied to analyze the chemical constituents of systematically, which may be provided as the foundation for further study in the chemical variation of Fructus Schisandra in transport and metabolite in vivo. Moreover, in vitro and in vivo evaluation methods will be utilized to screen the active ingredients in Fructus Schisandra in treatment of AD. Furthermore, in vivo and in vitro pharmacokinetics and metabolism studies of the active ingredients could be conducted. LC-MS/MS based metabolomics approach will be applied to illustrate the effect of the active ingredients in Fructus Schisandra on AD. Combined with multiple statistical analyses, metabolomics approach could obtain a further understand of the main metabolic pathways that Fructus Schisandra influenced. In our study, the pharmacodynamic material basis and function mechanism of Fructus Schisandra for treating AD based on pharmaco-metabonomics. It provides an integrity mechanism research provided the scientific basis.

阿尔茨海默症(AD)是一种严重威胁人类健康和生活质量的神经系统疾病，但目前临床药物多为合成药，毒副作用较大。大量文献报道和我们的前期研究工作均表明，药用植物五味子对AD具有较好的治疗作用，但其药效物质基础和作用机制还不十分明确。本项目基于药物代谢组学研究方法，以五味子为研究对象，以AD大鼠为研究模型，通过对五味子化学成分的色谱分离、质谱分析和药效学研究，从五味子中筛选出对AD具有治疗作用活性组分；采用色谱-质谱联用技术, 进行活性组分体内外吸收、代谢研究，明确入血入脑成分及代谢产物；通过代谢组学研究, 确定AD的生物标记物及代谢通路；在此基础上，利用微透析-液-质联用技术(MD-LC-MSn)，对活性组分群体药代动力学和内源性生物标记物含量变化进行研究，确定发挥药效的原型成分组/代谢产物组与药效之间的关系，揭示活性组分对AD主要通路及关键病理网络的影响规律，阐明其药效物质基础和作用机制。

阿尔茨海默症(AD)是一种严重威胁人类健康和生活质量的神经系统疾病，五味子对AD具有较好的治疗作用，但其药效物质基础和作用机制还不十分明确。本项研究首先分离制备分析了五味子主要的组分，明确了五味子中的主要化学成分。在此基础上利用体内体外活性筛选实验，确定了五味子多糖和木脂素能较好地改善AD模型小鼠的认知能力，提高Aβ25~35诱导的 PC12 细胞活力，是五味子治疗阿尔兹海默症的活性组分。利用MDCK-MDR1和Caco-2细胞模型，筛选出14种五味子木脂素具有良好的生物利用度，且在肝微粒体P450酶系和鼠源肠内菌群中稳定。.之后，通过在大鼠脑内海马CA1区注射Aβ25~35成功建立AD模型，利用该模型对大鼠体液进行代谢组学分析，确定了与五味子治疗AD相关的内源性生物标记物,分析相关代谢通路，从代谢组学的角度阐述五味子的作用机制。同时进行了动物体内神经活性物质测定和形态学观察，明确了五味子活性组分可通过调节AD大鼠血浆和大鼠海马中神经递质及相关酶，发挥中枢神经保护作用。联合应用UPLC-Q-TOF-MS和UPLC-QQQ-MS技术，建立了一种测定了血中五味子木脂素含量的分析方法。利用该方法获得药-时曲线和相应的动力学参数，及10种木脂素的药动学特点。采用微透析-液-质联用技术(MD-LC-MSn)，研究了活性成分药代动力学及内源性物质，确定发挥药效的成分与药效之间的关系。将入血成分和靶向网络药理学结合，建立五味子木脂素有效成分、疾病、作用靶点的网络图。.最后，结合药物代谢、内源性物质代谢以及病理生理研究结果，从代谢网络调控角度阐释药物作用的靶点和过程，明确了五味子木脂素组分具有改善AD大鼠海马区Aβ沉积、tau蛋白磷酸化、调节AD大鼠神经递质和保护AD大鼠炎症及氧化损伤的作用。五味子多糖具有保护AD中枢神经系统、调节肠道微生物群代谢和AD能量代谢以及抗氧化活性等作用，从药物整体作用的角度，阐述五味子治疗AD病的药效物质基础和作用机制。