【寫在前面】:本期推薦的是由上海交通大學、上海中醫藥大學等研究團隊近期發表于Phytomedicine(IF=6.7)的一篇文章,揭示銀杏葉提取物 GBE50 改善阿爾茨海默病小鼠模型中的腦血管功能障礙和認知障礙。
【期刊簡介】
【題目及作者信息】
Ginkgo biloba Extract GBE50 ameliorates cerebrovascular dysfunction and cognitive impairment in a mouse model of Alzheimer’s disease
背景:阿爾茨海默病(AD)是一種復雜的神經退行性疾病,其中神經血管單元(NVU)功能障礙在疾病進程中起著關鍵作用。GBE50 是一種精煉的銀杏葉提取物,含有超過 50% 的總黃酮和萜類內酯,因其抗血小板聚集、抗炎和抗氧化特性,廣泛用于心血管和腦血管疾病的臨床預防和治療。然而,GBE50 對 AD 中 NVU 完整性和腦血管功能的具體作用尚不清楚。
目的:本研究旨在探討 GBE50 對 AD 小鼠模型中 NVU 完整性和認知障礙的治療效果。
方法:使用 APP/PS1 轉基因小鼠,通過胃管給藥的方式給予 GBE50 治療 10 周。通過行為測試評估認知表現,利用免疫熒光、激光散斑成像和多光子成像技術評估 NVU 的結構和功能完整性。此外,通過靶點預測和轉錄組分析揭示 GBE50 的潛在分子機制并識別其特異性靶點。
結果:GBE50 治療顯著改善了 APP/PS1 小鼠的認知缺陷。它通過增加血管密度、直徑和分支,增強了腦血管的結構和功能,從而改善了腦血流(CBF)。此外,GBE50 還恢復了 NVU 的組成部分(如內皮細胞、星形膠質細胞和周細胞),促進了腦實質和血管周圍 β-淀粉樣蛋白(Aβ)的清除,并減少了神經炎癥。生物信息學和轉錄組分析表明,GBE50 通過調節與血管修復、神經保護和 Aβ 清除相關的通路發揮作用。
結論:研究表明,GBE50 通過多靶點機制恢復 NVU 完整性和腦血管功能,從而改善 AD 的認知功能障礙。這項研究強調了 GBE50 作為一種有前景的治療手段在 AD 及其他涉及腦血管功能障礙的神經退行性疾病中的潛力。
(圖文摘要)
【前言】(PS:不想看長篇大論的可以直接拉到最后看全文研究思路)
阿爾茨海默?。ˋD)是一種進行性神經退行性疾病,其標志性病理特征包括 β-淀粉樣蛋白(Aβ)斑塊的積累、神經原纖維纏結、突觸功能障礙以及神經炎癥,尤其是在大腦皮層和海馬區域。盡管進行了廣泛的研究,但針對 AD 根本原因的有效治療方法仍然有限。最近的證據強調了神經血管單元(NVU)功能障礙在 AD 進展中的關鍵作用?!半p重打擊”血管假說認為,NVU 功能障礙會導致血腦屏障(BBB)破壞、腦血流(CBF)受損以及隨后的神經元損傷,最終加劇 Aβ 沉積和神經退行性變。這些發現強調了開發旨在恢復 NVU 完整性和腦血管功能的治療策略的重要性。
NVU 是一種動態結構,由內皮細胞、周細胞、星形膠質細胞、小膠質細胞和神經元組成,它們共同調節神經血管耦合并維持 BBB 的完整性。在 AD 中,NVU 表現出嚴重的結構和功能障礙,包括內皮損傷、周細胞丟失、星形膠質細胞反應性和小膠質細胞激活。這些變化破壞了神經血管耦合,并促進了有毒 Aβ 的積累,從而形成了神經炎癥、血管損傷和認知能力下降的惡性循環。因此,針對 NVU 功能障礙以恢復腦血管健康并增強 Aβ 清除已成為 AD 治療的一個有前景的方向。
GBE50 是一種新型的銀杏葉提取物,通過專有的“雙重吸附、雙重去除”工藝制備,以富集其活性成分(黃酮和萜類內酯),同時盡量減少銀杏酸的含量,從而提高其有效性和安全性。與傳統的 GBE 制劑不同,GBE50 擁有超過 50% 的活性成分,超過了廣泛認可的 GBE761 標準。臨床前研究表明,GBE50 具有抗氧化、抗炎和腦血管保護特性,因此在中國廣泛用于心血管和腦血管疾病的治療。此外,GBE50 在改善缺血性中風患者的認知功能方面顯示出潛力,表明其在神經退行性疾?。ㄈ?AD)中的潛在應用。然而,GBE50 針對 NVU 功能障礙的具體作用及其改善 AD 認知缺陷的潛在機制尚待探索。
本研究首次系統地探討了 GBE50 對 APP/PS1(淀粉樣前體蛋白/早老素 1)轉基因小鼠(一種成熟的 AD 小鼠模型)中 NVU 完整性及其治療潛力的影響。通過結合行為分析和先進的成像技術,評估了 GBE50 對 NVU 結構和功能、Aβ 清除、CBF 恢復以及認知表現的影響。此外,生物信息學和轉錄組分析揭示了 GBE50 發揮作用的潛在分子靶點和通路。我們的發現為 NVU 修復在 AD 治療中的作用提供了新的見解,并確立了 GBE50 作為臨床轉化的有前景的候選藥物。
【結果】
1、GBE50 改善 APP/PS1 小鼠的認知衰退
為了評估 GBE50 治療對與阿爾茨海默病(AD)相關的行為缺陷和病理特征的影響,研究者對 7 個月大的 APP/PS1 轉基因小鼠進行了為期 10 周的 GBE50 胃管給藥治療,隨后對其認知功能進行了全面評估(圖 1A)。作為陽性對照,研究中使用了臨床上批準用于 AD 治療的藥物多奈哌齊(Donepezil, DPZ)來比較其效果。
開放場測試結果顯示,各組小鼠在移動距離(圖 1B)和在中央區域停留時間(圖 1C)上沒有顯著差異,表明 GBE50 不影響一般運動活動。然而,Y 迷宮自發交替行為測試顯示,接受 GBE50 治療的 APP/PS1 小鼠(圖 1F)以及接受 DPZ 治療的 APP/PS1 小鼠表現出顯著增強的交替行為,表明認知靈活性得到改善。各組小鼠的總進入次數一致(圖 1D)。運動軌跡如圖 1E 所示。
為了進一步評估學習和記憶能力,研究者進行了新物體識別(NOR)測試。與 APP/PS1 小鼠相比,接受低濃度和高濃度 GBE50 治療的小鼠在新物體上的停留時間顯著增加(圖 1H),反映了識別率的提高。所有組在平均速度上沒有差異(圖 1G)。NOR 測試的運動軌跡如圖 1I 所示。
水迷宮(MWM)測試用于評估空間記憶能力。在訓練階段,接受 GBE50 治療的 APP/PS1 小鼠在找到隱藏平臺的時間上顯著減少(圖 1J)。在探測試驗中,GBE50 治療使小鼠在目標象限停留時間增加,表明空間記憶得到改善(圖 1K)。六組小鼠的游泳速度沒有顯著差異(圖 1L),確認了運動功能沒有差異。MWM 測試的運動軌跡如圖 1M 所示。
這些綜合結果表明,GBE50 治療顯著改善了 APP/PS1 小鼠的認知衰退。此外,對主要器官的蘇木精-伊紅(H&E)染色顯示,腎臟和肝臟組織沒有顯著變化(圖 S1),表明 GBE50 治療未對這些器官造成顯著病理損傷。
2、GBE50 正常化腦微血管并增加 APP/PS1 小鼠的腦血流
鑒于腦血管功能障礙在 AD 病理中的關鍵作用,研究進一步探討了 GBE50 是否能夠恢復腦微血管并改善腦血流(CBF)。激光散斑成像顯示,APP/PS1 小鼠表現出腦血流減少,這是 AD 腦血管功能障礙的標志(圖 2A)。GBE50 治療有效恢復了 CBF,灌注水平接近野生型(WT)小鼠(圖 2B)。定量分析確認了 GBE50 治療的 APP/PS1 小鼠在血管直徑、分支點和總血管長度上顯著增加(圖 2C–E),進一步支持了血管功能的改善。為了確認改善的 CBF 與認知結果之間的關系,研究對 CBF 和行為表現進行了相關性分析。相對 CBF 與 Y 迷宮交替率(圖 2F)、NOR 指數(圖 2G)和 MWM 目標象限時間(圖 2H)呈正相關,強調了 GBE50 治療后腦血管改善與認知恢復之間的關聯。
通過多光子顯微鏡進一步探討了 GBE50 對腦血管密度和分支特征的影響,并強調了其在改善腦微環境中的關鍵作用。與免疫熒光數據一致,多光子成像(圖 2I)顯示 APP/PS1 小鼠的血管密度(圖 2J)和直徑(圖 2K)顯著減少,而 GBE50 治療改善了這些指標。為了進一步確認 GBE50 的血管正常化作用,研究分析了大腦中單個血管的結構。結果顯示,GBE50 治療組腦微血管中新分支的數量顯著增加(圖 2L)。
總之,這些發現強調了 GBE50 正常化腦血管和恢復腦灌注的能力,從而可能改善 AD 模型中的認知功能。
3、GBE50 恢復 APP/PS1 小鼠神經血管單元的結構和功能
GBE50 對腦微血管和 CBF 的影響突顯了其在恢復神經血管單元(NVU)完整性中的潛在作用,這是腦血管和神經健康的關鍵決定因素。NVU 由內皮細胞、星形膠質細胞、壁細胞(周細胞)、小膠質細胞和神經元組成,在維持腦血管穩態和神經血管耦合中發揮重要作用。為了驗證這一假設,研究者進行了一系列實驗,評估 GBE50 對 APP/PS1 小鼠 NVU 各組成部分的影響。
內皮細胞是 NVU 的核心組成部分,形成血管的內層,對維持血腦屏障(BBB)完整性至關重要。為了評估 GBE50 對內皮細胞的影響,研究者使用番茄凝集素特異性標記內皮細胞進行免疫熒光染色。APP/PS1 小鼠表現出皮層血管密度顯著降低,表現為血管覆蓋和分支復雜性減少,表明內皮功能障礙。值得注意的是,GBE50 治療顯著增加了皮層血管密度,使其接近 WT 水平(圖 3A 和 B)。
星形膠質細胞在將神經信號傳遞到微血管中起關鍵作用,其血管周圍終足的水通道蛋白-4(AQP4)呈極化分布,這對于維持水穩態和支持 BBB 至關重要。對膠質纖維酸性蛋白(GFAP)的免疫染色顯示,APP/PS1 小鼠皮層和海馬中星形膠質細胞反應性升高,GFAP 表達水平分別為 15.0 ± 2.9% 和 17.1 ± 2.1%。經過 GBE50 治療后,皮層和海馬中 GFAP 表達水平分別顯著降低 39.0% 和 36.9%(圖 3C 和 D),表明星形膠質細胞反應性顯著降低。此外,GBE50 增強了 APP/PS1 小鼠腦血管周圍 AQP4 的表達(圖 3E 和 F),表現為 AQP4 與內皮細胞的共定位增加。這種 AQP4 極化的改善表明 GBE50 通過穩定星形膠質細胞-內皮細胞相互作用有助于恢復 NVU 完整性。
周細胞是毛細血管壁的壁細胞,對于穩定毛細血管和維持 BBB 完整性至關重要。使用周細胞標記物 CD13 的免疫染色顯示,與未治療的 APP/PS1 小鼠相比,GBE50 治療組中 CD13+ 細胞與番茄凝集素陽性內皮細胞的共定位比例增加(圖 3G 和 H)。這種周細胞-內皮細胞相互作用的增強表明 GBE50 穩定了毛細血管壁,進一步促進了 NVU 結構的恢復。
小膠質細胞是 NVU 的另一個關鍵膠質成分,在吞噬和清除 Aβ 方面發揮關鍵作用,但在 AD 中往往過度激活,導致神經炎癥。GBE50 治療顯著降低了小膠質細胞的激活,表現為離子化鈣結合適配分子 1(Iba1)表達的減少。APP/PS1 小鼠皮層和海馬中 Iba1 水平分別為 11.6 ± 1.3% 和 12.1 ± 1.0%,經過 GBE50 治療后顯著降低(圖 3I 和 J)。這種 Iba1 表達的減少表明 GBE50 減輕了小膠質細胞的激活,可能緩解了神經炎癥并支持 NVU 功能。
綜上所述,這些結果表明 GBE50 不僅恢復了 NVU 的結構完整性,還增強了其功能能力。通過降低星形膠質細胞反應性、改善 AQP4 極化、加強周細胞-內皮細胞相互作用以及減輕小膠質細胞激活,GBE50 可能改善了 APP/PS1 小鼠的腦血管健康和神經炎癥。這些發現強調了 GBE50 在針對 NVU 功能障礙以減輕 AD 病理方面的治療潛力。
4、GBE50 顯著改善 APP/PS1 小鼠大腦中的 AD 病理特征
β-淀粉樣蛋白(Aβ)的形成和擴散是阿爾茨海默?。ˋD)發病的核心事件,驅動了一系列大腦變化和神經退行性變。為了進一步闡明 GBE50 對 AD 病理的影響,研究者對 APP/PS1 小鼠的腦切片進行了抗 Aβ 抗體染色。結果顯示,GBE50 治療顯著減少了海馬區域的 Aβ 斑塊負荷(圖 4A 和 B)。此外,通過 ELISA 定量測定海馬和皮層中主要的 Aβ 物種(Aβ40 和 Aβ42)水平,發現 GBE50 治療一致降低了這些區域中可溶性和不可溶性 Aβ40 和 Aβ42 的水平(圖 4C–F)。
此外,Aβ 水平與行為表現呈負相關,這在 Y 迷宮測試的臂交替行為(圖 4G)、NOR 測試的識別指數(圖 4H)以及 MWM 測試在目標象限停留時間(圖 4I)中得到了體現。
值得注意的是,通過多光子顯微鏡觀察到,未接受治療的 APP/PS1 小鼠大腦實質和血管周圍密集沉積了 Aβ 斑塊。然而,GBE50 治療有效清除了腦血管和腦區域中的 Aβ(圖 2I)。定量分析進一步顯示,GBE50 顯著減少了 APP/PS1 小鼠大腦中 Aβ 斑塊的總數(圖 4J)和體積(圖 4K),同時將血管周圍 Aβ 的積累減少了 40.2%(圖 4L)。此外,在分析不同體積的斑塊時,GBE50 優先減少了大于 250 μm3 的 Aβ 斑塊(圖 4M)。
神經炎癥是 AD 病理的另一個標志性特征,表現為膠質細胞激活、星形膠質細胞增生和 Aβ 斑塊積累,這些均會引發促炎因子的釋放并加劇神經退行性變。研究使用 GFAP 和 Iba1 分別標記星形膠質細胞和小膠質細胞,結果顯示 GBE50 治療有效減少了 APP/PS1 小鼠海馬和皮層中的膠質細胞激活(圖 4N–P)。此外,細胞因子分析顯示,GBE50 治療的 APP/PS1 小鼠中幾種已知促炎標志物的表達顯著降低(圖 4Q)。
這些發現表明,GBE50 治療顯著降低了 APP/PS1 小鼠大腦中的腦實質和血管周圍 Aβ 水平,并減輕了神經炎癥。
5、通過靶點預測分析 GBE50 在 AD 中的腦通透性化合物機制
上述結果表明,GBE50 顯著改善了腦血管功能并減輕了 AD 模型小鼠的 Aβ 病理,但其具體機制尚不清楚。為此,研究者結合靶點預測和批量 RNA 測序的生物信息學分析,探討了 GBE50 的治療機制(圖 5A)。
首先,通過超高效液相色譜-Orbitrap 高分辨率質譜(UHPLC-Q-Exactive Orbitrap HRMS)分析了 GBE50 原型化合物在血清和腦組織中的含量(圖 S3–5)。分析顯示,與野生型(WT)對照相比,APP/PS1 小鼠中各種成分的相對豐度和分布發生了變化(圖 5B,補充表 1)。有趣的是,在 APP/PS1 小鼠的腦組織中觀察到黃酮糖苷含量顯著升高,表明疾病模型中血腦屏障(BBB)受損(圖 5B)。
通過 Super-PRED 靶點預測,檢測到血清中 14 種 GBE50 成分(補充表 1),并預測了 175 個結合親和力超過 60% 的潛在靶點。其中,118 個靶點因預測與至少三種 GBE50 成分結合而被選為進一步分析的對象(圖 5A)。DisGeNet 富集分析顯示,GBE50 的腦通透性化合物主要與兩個關鍵過程相關:血管損傷和 AD 病理(圖 5C),這與實驗觀察結果高度一致。
為了更有效地展示這些相互作用,研究構建了一個 Circos 圖(圖 5D),其中條形圖的大小表示預測與特定靶點結合的化合物數量。在疾病相關類別中,化合物-靶點相互作用的數量最多,富集在關鍵調控信號通路中,包括 NF-κB、HIF-1 和 Apelin 通路,這些通路在調節炎癥、血管健康和細胞穩態中發揮重要作用。
6、通過 RNA 測序和實驗驗證分析 GBE50 在 AD 中的腦通透性化合物機制
為了進一步闡明 GBE50 緩解 AD 病理和改善認知功能的機制,研究對 WT、APP/PS1 和 GBE50 治療的 APP/PS1 小鼠的腦組織進行了批量 RNA 測序(圖 5A)。通過 TCC 方法識別了在 APP/PS1 小鼠中與 WT 相比表達發生變化并在 GBE50 治療后逆轉的基因。這些基因被認為是 GBE50 在 AD 病理中治療效果的關鍵介質(圖 6A)。
分析發現,與 WT 相比,APP/PS1 小鼠中有 302 個基因表達上調,而在 GBE50 治療后下調;同時有 128 個基因在 APP/PS1 小鼠中表達下調,但在 GBE50 給藥后上調。這些差異表達基因(DEGs)進一步接受了京都基因與基因組百科全書(KEGG)通路富集分析,突出了 P 值最小的前 20 個通路(圖 6B)。值得注意的是,與神經退行性疾病相關的通路在人類疾病術語中占主導地位。此外,還鑒定了一些關鍵通路,如 NF-κB 通路、Apelin 通路、氧化磷酸化和膽固醇代謝,這些通路與血管系統、炎癥和脂質代謝密切相關。同時,在人類疾病模塊中對神經退行性疾病相關基因的分析(圖 6B)顯示,多個 NADH 脫氫酶編碼亞型在 APP/PS1 小鼠中表達下調,但在 GBE50 治療后顯著上調(圖 S2A)。這些發現表明 GBE50 可能在與 AD 發病機制相關的線粒體氧化應激通路中發揮作用。
為了進一步研究與血管系統和神經系統相關的生物過程,研究進行了基因本體(GO)富集分析。在血管系統中,GBE50 的作用主要體現在內皮細胞遷移和分化、血管發育、傷口愈合和血管生成(圖 6C)。在神經系統中,GBE50 的影響體現在神經發育(例如少突膠質細胞發育、髓鞘形成、神經元分化和小膠質細胞增殖)和突觸調節(例如突觸組織以及突觸結構和活性的調節)等過程(圖 6D)。有趣的是,在 RNA 測序數據推導的 KEGG 通路預測與 GBE50 的先前預測分子靶點之間觀察到顯著重疊(圖 6E)。這兩種功能預測之間的一致性進一步驗證了 GBE50 在針對 AD 病理中的多方面治療潛力。
為了功能驗證 RNA 測序和 KEGG 分析所提示的通路(圖 S2B),研究選擇了核心成分(Nfkbiz 和 Ccl4)進行 Western blot 和 qRT-PCR 驗證。Nfkbiz 是 NF-κB 的關鍵抑制劑,可結合細胞質中的 NF-κB 以阻止其核轉位和下游激活。與測序數據一致,與 WT 對照相比,APP/PS1 小鼠的 Nfkbiz 表達降低,而 GBE50 治療顯著逆轉了這一趨勢(圖 6F–H)。相反,NF-κB 依賴性炎癥因子 Ccl4 的 mRNA 水平表現出相反的模式(圖 6I)。這些結果表明,GBE50 通過調節 NF-κB 信號通路可能發揮其在穩定 NVU 和 AD 治療中的潛力。
本研究提供了有力證據,表明精煉的銀杏葉提取物 GBE50 通過改善腦血管功能障礙和神經血管單元(NVU)完整性,有效緩解了認知功能障礙和 AD 的關鍵病理特征。我們的發現突出了 GBE50 的多靶點治療效果,為以 NVU 為中心的 AD 治療方法提供了新的希望。
GBE50 是一種藥理學標準化的銀杏葉提取物,已獲得中國食品藥品監督管理局(批準文號 Z20000049)作為下一代植物藥的批準。其專有的雙重吸附/雙重去除純化系統確保了成分的精確性,并實現了超過 50% 的生物活性化合物含量,包括 24% 的黃酮糖苷、20% 的游離黃酮和 6% 的萜類內酯。值得注意的是,銀杏酸含量保持在 1 ppm(< 0.0001%)以下,超過了藥典的安全閾值(Qian 等,2021)。嚴格的標準化和批次一致性確保了增強的生物利用度、優越的安全性和擴展的臨床應用。
GBE50 顯著改善了腦血管結構和功能,這對于維持大腦健康至關重要。在 APP/PS1 小鼠中觀察到嚴重的血管異常,包括血管密度降低、分支受損和腦血流(CBF)減少,這些與 AD 病理中常見的血管缺陷一致。GBE50 治療顯著逆轉了這些血管功能障礙,通過增加血管密度、促進毛細血管分支和恢復血管直徑。激光散斑成像和多光子顯微鏡等先進成像技術進一步證實了 CBF 的顯著改善。重要的是,這些血管改善與行為測試中的認知表現呈正相關,強調了腦血管健康在認知功能中的關鍵作用。通過恢復大腦的血流和氧氣輸送,GBE50 減輕了導致認知能力下降的能量缺陷和神經功能障礙。這些發現支持 AD 的“雙重打擊”血管假說,并強調腦血管正?;?GBE50 治療效果的主要機制。
除了改善腦血管功能外,GBE50 對 NVU 的恢復也表現出深遠的影響,針對內皮細胞、星形膠質細胞、周細胞和小膠質細胞等關鍵組成部分。內皮細胞在維持血腦屏障(BBB)完整性和支持神經血管耦合中發揮核心作用。GBE50 治療的 APP/PS1 小鼠中觀察到的血管密度和分支復雜性的恢復,強調了其改善內皮功能的能力,這對于維持 NVU 穩態至關重要。星形膠質細胞過度反應,表現為 GFAP 表達升高和 AQP4 極化破壞,是 AD 中 NVU 功能障礙的標志。GBE50 治療降低了 GFAP 表達,并恢復了星形膠質細胞終足處的 AQP4 定位,表明星形膠質細胞對神經血管耦合和 BBB 功能的調節得到改善。同樣,GBE50 增強了周細胞-內皮細胞相互作用,表現為 CD13+ 周細胞覆蓋增加,這對于毛細血管穩定和 BBB 完整性至關重要。小膠質細胞激活,也是 NVU 病理的關鍵特征,在 GBE50 治療后也得到減輕。Iba1 表達和促炎細胞因子的減少突顯了 GBE50 抑制小膠質細胞介導的神經炎癥的能力。這些對 NVU 各組成部分的影響協同促進了 NVU 結構和功能的恢復,打破了血管損傷、神經炎癥和認知障礙的級聯反應(圖 7)。
在機制上,我們的生物信息學分析表明,GBE50 通過涉及血管修復、神經保護和炎癥的通路發揮其多靶點效應。鑒定出的關鍵通路如 NF-κB、Apelin 和氧化磷酸化,對于維持 NVU 功能和減輕 AD 病理至關重要。測序數據和文獻證據的整合表明,Nfkbiz 可能是發揮 GBE50 治療效果的關鍵因素。Nfkbiz 編碼的 IκBζ 具有與 NF-κB 結合的能力,從而抑制 NF-κB 的核轉位并下調各種炎癥因子的表達。這種對炎癥信號的抑制與我們在 APP/PS1 小鼠中觀察到的 Nfkbiz 表達降低及其由 GBE50 恢復的現象一致。此外,Nfkbiz 可能通過對抗 NF-κB 驅動的內皮功能障礙和小膠質細胞激活來穩定 NVU 完整性,這些過程被認為是 AD 中 BBB 破壞和神經血管耦合失調的關鍵因素。GBE50 誘導的 Nfkbiz 上調暗示了一種同時針對炎癥通路和 NVU 功能障礙的治療機制,為改善 AD 相關的神經血管病理提供了雙重策略。通過針對 NVU 功能障礙和腦血管缺陷,GBE50 解決了 AD 病理的多因素性質,提供了一種超越單一靶點干預的全面方法。
與傳統的以淀粉樣蛋白或 tau 蛋白為中心的方法不同,GBE50 獨特地針對腦血管功能障礙和 NVU 退行性變,這是 AD 進展的新標志。目前針對 NVU 的策略主要包括調節膠質細胞激活的小分子抗炎藥和基于 VEGF 的促血管生成調節劑。與這些療法相比,GBE50 展現了多靶點協同機制,與僅針對單一通路(如 Aβ 清除或促血管生成)的單一靶點療法不同。GBE50 實現了獨特的治療優勢,同時減輕 NVU 功能障礙,其中黃酮類化合物抑制 NF-κB 介導的神經炎癥,萜類內酯增強 BBB 完整性??偟膩碚f,這種多組分協同效應更符合 NVU 各組成部分相互耦合的病理特征。重要的是,GBE50 良好的安全性以及富含生物活性成分進一步支持了其轉化潛力。
【結論】
綜上所述,本研究表明 GBE50 通過針對 NVU 恢復、增強腦血管健康以及減少 Aβ 沉積和神經炎癥來改善認知功能并減輕 AD 病理。通過以 NVU 為中心的機制解決多個病理過程,GBE50 為 AD 提供了一種新的且有前景的治療方法。這些發現為未來旨在闡明精確分子機制和探索 GBE50 在 AD 治療中的臨床潛力的研究奠定了堅實基礎。
【文章思路】
一、【科學問題】
基于神經血管單元(NVU)功能障礙在AD進展中的關鍵作用,以及GBE50已知的腦血管保護活性,提出核心問題:GBE50能否通過修復NVU完整性改善AD模型小鼠的腦血管功能及認知障礙?
二、實驗構建
1.動物模型:
選用7月齡APP/PS1轉基因小鼠模擬AD病理,設置野生型(WT)對照及多奈哌齊(DPZ)陽性藥物對照組。胃管灌服GBE50(低/高劑量)持續10周。
2.評價體系:
A.行為學:Y迷宮(認知靈活性)、新物體識別(NOR,物體記憶)、水迷宮(MWM,空間記憶)評估認知功能。
B.血管功能:激光散斑成像(全腦血流CBF)、多光子成像(血管密度/分支定量)、免疫熒光(內皮細胞、周細胞、膠質細胞標記物共定位)。
C.病理分析:Aβ斑塊染色(腦實質/血管周圍)、ELISA定量Aβ40/Aβ42、GFAP/Iba1膠質細胞激活檢測。
D.分子機制:UHPLC-HRMS成分分析、Super-PRED靶點預測、RNA-seq轉錄組學及KEGG/GO通路富集。
三、驗證邏輯
1.表型關聯:
通過相關性分析(CBF與行為學指標、Aβ負荷與認知參數)建立血管功能改善-病理清除-認知恢復的因果鏈。
2.NVU修復機制:
A.結構修復:血管密度/分支增加→CBF恢復→內皮細胞(番茄凝集素標記)與周細胞(CD13+)共定位增強→AQP4極化改善。
B.功能恢復:小膠質細胞(Iba1+)激活減少→促炎因子下降→Aβ清除增強(斑塊數量/體積減少)。
3.分子網絡解析:
A.靶點預測:鎖定NF-κB、HIF-1、Apelin通路與血管修復/神經炎癥的關聯。
b.轉錄組驗證:差異基因富集于氧化磷酸化、膽固醇代謝、突觸可塑性通路,Nfkbiz上調抑制NF-κB核轉位。
四、邏輯鏈總結
GBE50活性成分穿透血腦屏障→調控多通路(血管生成、膠質細胞穩態、Aβ清除)→修復NVU結構與功能→改善腦血流及神經炎癥→緩解認知障礙。
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