基于血脑屏障转运蛋白P-gp和BCRP的中药治疗阿尔茨海默病的药物效应定量评价体系的构建

Drug transporters on Blood-brain barrier(BBB) play an important role in delivering drugs into the brain to exert effects. However,drug transporters are not considered in the treatment of Alzheimer’s disease(AD) using traditional Chinese medicines(TCM).This project is focused on the development of quantitative evaluation system for TCM effects on AD based on drug transporters P-gp and BCRP on BBB. Zhimu and Danshen are selected as model herbs and the modulation effects of active components in each herb on the transporters P-gp and BCRP are to be investigated,using BMEC cell model and P-gp or BCRP knockout mouse model.The interaction of active components and P-gp / BCRP will be studied under the physiological condition, AD pathological condition and drug administration, using AD animal model and in vivo microdialysis sampling. Meanwhile, the protein expression of P-gp and BCRP will be measured and the neuro-transmitters will be determined by HPLC-QQQ-MS.The transport mechanism across BBB as well as the distribution of active components in Zhimu / Danshen , is supposed to be elucidated. All work attempts to establish feasible and new quantitative evaluation system on the basis of TCM active components, endogenous neuro-transmitters and drug transporters, and therefore accelerates the new drug development for AD and provides scientific support for CNS drug research and the drug-drug interaction.

血脑屏障(BBB)上的转运蛋白对药物进入脑部发挥药效起到重要的作用。中药防治阿尔茨海默病(AD)研究尚未考虑到BBB上的转运蛋白，药效评价缺乏系统性，迫切需要构建更加科学的药效评价体系。本课题拟以知母和丹参为模型药材，围绕BBB转运蛋白P-gp和BCRP，采用脑微血管内皮细胞模型和转基因小鼠模型，研究知母和丹参活性成分对P-gp和BCRP的调控；进而应用AD动物模型，研究在生理、AD病理损伤以及药物作用下中药活性成分与P-gp和BCRP的相互关系，揭示其透过BBB以作用于AD病理靶点的转运机制；同时研究病理损伤和药物干预对P-gp和BCRP转运蛋白表达的影响，以及脑部内源性神经递质的变化；从外源性中药活性成分、内源性物质变化和转运蛋白自身表达三个层面，构建基于血脑屏障转运蛋白的中药防治AD的药物效应定量评价体系，促进治疗AD的中药新药研发，并且能为中药与西药合并用药治疗AD提供科学依据。

本项目针对阿尔茨海默病AD治疗的关键--血脑屏障及其转运蛋白，从不同层面开展了中药防治AD的药效定量评价研究，主要研究内容和结果有：（1）成功构建了Aβ1-42寡聚体诱导人脑微血管内皮细胞损伤的AD细胞模型，采用基于反相色谱和亲水色谱的UHPLC-QTOF/MS的细胞代谢组学策略，发现AD与精氨酸和脯氨酸代谢、谷胱甘肽代谢、丙氨酸天冬氨酸和谷氨酸代谢、组氨酸代谢等途径的紊乱密切相关，丹参提取物的保护作用可能与参与上述代谢途径的调节有关。（2）针对AD另一种病理机制，通过冈田酸诱导SH-SY5Y细胞构建Tau蛋白异常磷酸化的AD细胞模型，首次运用了比较细胞代谢组学，阐明丹参和知母对该AD细胞模型的保护作用机制，在丹参保护作用下，部分生物标志物恢复到正常细胞水平，而知母则无此作用。（3）成功构建了体外BBB细胞和MDCK-MDR1细胞模型，表征P-gp和BCRP，对丹参成分进行了双向转运研究，结果发现丹参酮ⅡA、隐丹参酮和原儿茶酸是潜在的P-gp底物，阐明其与转运蛋白的相互作用；（4）研究了丹参和知母多成分跨血脑屏障转运和大鼠脑部的分布特征，以及与P-gp的相互作用。结果发现丹参和知母入血成分中仅有少数成分可跨BBB向脑部转运；（5）建立了新型的P-gp高低表达全二维细胞膜色谱系统，实现对中药成分潜在的P-gp抑制剂的精准、快速筛选。本项目整合外源性中药活性成分、内源性物质变化和转运蛋白三个层面的研究信息，成功构建了基于BBB转运蛋白的中药防治AD的药效定量评价体系。研究成果可为AD临床治疗提供科学依据，有望促进防治AD中药新药研发。发表学术论文15篇，其中SCI论文10篇，申请国家发明专利2项 ，培养研究生7名，获全国和上海市优秀论文奖共4项。