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项目文章 | 湖南中医药大学揭示当归芍药散可通过调节肠-脑轴改善阿尔茨海默症

2024-02-05
中科新生命
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阿尔茨海默病(AD)是一种年龄相关的神经退行性疾病,目前缺乏有效的临床治疗方法。已有研究表明,当归芍药散在治疗阿尔茨海默症方面具有很大的潜力。本篇名为“Danggui Shaoyao San: comprehensive modulation of the microbiota-gut-brain axis for attenuating Alzheimer's disease-related pathology ”的文章于2024年1月发表于Front Pharmacol,利用包括入血成分分析、肠道微生物群和代谢组学分析在内的综合方法探讨了当归芍药散(DSS)在AD中的治疗效果和潜在机制。中科新生命为该研究提供了中药入血成分分析技术服务。

阿尔茨海默病(AD)是一种年龄相关的神经退行性疾病,目前缺乏有效的临床治疗方法。已有研究表明,当归芍药散在治疗阿尔茨海默症方面具有很大的潜力。本篇名为“Danggui Shaoyao San: comprehensive modulation of the microbiota-gut-brain axis for attenuating Alzheimer's disease-related pathology ”的文章于2024年1月发表于Front Pharmacol,利用包括入血成分分析、肠道微生物群和代谢组学分析在内的综合方法探讨了当归芍药散(DSS)在AD中的治疗效果和潜在机制。中科新生命为该研究提供了中药入血成分分析技术服务。

阿尔茨海默病(AD)是一种年龄相关的神经退行性疾病,目前缺乏有效的临床治疗方法。已有研究表明,当归芍药散在治疗阿尔茨海默症方面具有很大的潜力。本篇名为“Danggui Shaoyao San: comprehensive modulation of the microbiota-gut-brain axis for attenuating Alzheimer's disease-related pathology ”的文章于2024年1月发表于Front Pharmacol,利用包括入血成分分析、肠道微生物群和代谢组学分析在内的综合方法探讨了当归芍药散(DSS)在AD中的治疗效果和潜在机制。中科新生命为该研究提供了中药入血成分分析技术服务。

 

 

 研究技术

中药入血成分分析+肠道微生物组+代谢组学分析

 

 

 研究结果

1. 当归芍药散(DSS)的药效物质基础研究(入血成分)

作者利用先进的UPLC-HRMS技术对DSS的有效化学成分进行了鉴定,最终在DSS及其给药后血清中鉴定出1625种化学成分。根据NP ClassyFire文献中规定的分类标准,作者描绘了成分的亚类和比例分布,从而提供了DSS的综合化学特征。

图1 当归芍药散(DSS)入血成分的鉴定

图1 当归芍药散(DSS)入血成分的鉴定

 

2. DSS对AD大鼠学习记忆能力的改善及脑组织病理改变

通过大鼠行为学实验,评估发现DSS处理后AD大鼠的空间记忆得到了改善。HE结果表明DSS似乎恢复了神经完整性,逆转了细胞坏死的迹象。此外,Nissl染色进一步证实了这些观察结果。

图2 大鼠行为、脑组织HE和Nissl染色

图2 大鼠行为、脑组织HE和Nissl染色

 

3. DSS调节AD大鼠肠道菌群组成

为了研究DSS的抗AD作用与肠道微生物群改变之间的潜在相关性,作者使用粪便样本进行了16S rRNA基因测序(Con、M和DSS)。Alpha多样性分析表明,DSS处理后,AD大鼠肠道中的微生物物种数量减少。β多样性分析揭示了三组之间微生物物种组成的显著差异。进一步的分析表明,DSS可以通过调节AD大鼠肠道微生物群的丰度和功能来介导其抗AD作用。

图3 大鼠16S rDNA分析
图3 大鼠16S rDNA分析

图3 大鼠16S rDNA分析

 

4. DSS可以逆转AD大鼠大脑中的代谢紊乱

作者进一步使用UHPLC-QE-MS对脑组织进行了非靶向代谢组学研究,以研究DSS对AD大鼠大脑中代谢产物的影响。非靶向代谢组学分析显示,三组之间的代谢产物存在明显分离,表明AD大鼠的代谢紊乱显著,通过DSS处理部分恢复。

图4 大鼠脑组织的代谢组学分析

图4 大鼠脑组织的代谢组学分析

 

5. DSS改善AD大鼠肠道微生物群和脑组织代谢产物之间的相互作用

作者对肠道微生物群和脑组织代谢产物之间进行了Spearman相关性分析。结果发现,Candidatus _ Saccharibacteria _ unclassed表现出最多的变化,这表明它可能是受DSS干预影响最大的肠道微生物群之一。Azacridone A与各种肠道微生物群的关系改变次数最多,仅在DSS组中具有统计学意义,表明它可能是受DSS干预影响最大的代谢物之一。

图5 代谢组学和16S rDNA的联合分析

图5 代谢组学和16S rDNA的联合分析

 

6. DSS调节AD大鼠大脑中的代谢途径

为了进一步深入了解这些差异代谢物的功能含义和宿主效应,作者使用KEGG数据库对已鉴定的代谢物进行了系统分类和注释。通过对与差异代谢物相关的途径的全面分析,作者发现与差异代谢产物相关性最强的途径是“丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢”,其特征是差异表达的代谢产物,如精氨酸琥珀酸、腺苷酸琥珀酸和琥珀酸。命中次数最多的途径是“嘌呤代谢(PM)”,包括不同的代谢产物,包括肌苷、次黄嘌呤、腺苷酸和腺苷。拓扑影响因子(影响值)最高的途径是“烟酸和烟酰胺代谢(NANM)”,其特征是不同的代谢产物NAD和喹啉酸。这些发现全面概述了DSS对AD大鼠大脑代谢途径的影响。

图6 大鼠代谢途径的综合KEGG分析

图6 大鼠代谢途径的综合KEGG分析

 

7. DSS改善AD大鼠脑组织炎症因子表达和氧化应激水平

基于16S rDNA和代谢组学分析的结果,作者证实了DSS在减少AD大鼠神经炎症和氧化应激方面的功效。

图7 大鼠脑组织中炎症因子和氧化应激水平的表达

图7 大鼠脑组织中炎症因子和氧化应激水平的表达

 

 

 小结

本研究采用了一种综合方法,包括行为分析、组织病理学、中药入血成分分析、16S rDNA测序和代谢组学,来阐明DSS对AD的疗效。

研究结果表明,DSS可通过复杂机制有效减少认知障碍和AD相关的脑病理。DSS具有改善肠道微生物群内微生态失调的能力。代谢组学分析显示DSS协调了与PM和NANM代谢相关的过程。特别重要的是,Candidatus Saccharibacteria和OA之间的相互作用揭示了DSS通过MGBA调节炎症和氧化应激的能力。本研究提示DSS有潜力作为一种创新治疗方法,或许可以解决AD患者认知能力下降、神经病理学变化和肠道微生态失调的问题。

 

 

 中科小结

在中药药材、方剂等成分分析的基础上,进一步对其进入体内的成分进行解析,对于药效物质寻找、药物机制研究,具有更加重要的价值和意义。首先,中药入血成分被认为是潜在的生物活性成分。其次,鉴于中药化学成分的复杂性,分析其进入体内过程、明确其入血成分及入组织成分,是将网络药理学应用于中药研究的更好策略。最后,基于入血成分/入组织成分进行网药分析,同时结合组学实验,两者结合可进一步提高实验验证的成功率降且低成本。“成分-网药-组学”研究模式不仅可以完整的解析中药药效机理并挖掘有效成分,还可锁定后续研究的单体化合物,进而为后续研究夯实基础。中科新生命提供从成分组分析、网络药理学分析、多组学分析到网药与组学整合分析的一站式服务,欢迎各位老师咨询!

 

 

 

 

中药成分分析(体内成分分析)

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产品介绍

中科新生命在中药化学成分分析的基础上,可进一步提供中药入血等体内成分分析服务。通过自主研发,有效改善了物质鉴定难、丰度低、内源性高丰度信号干扰等一系列分析难点,实现了体内成分的高覆盖度、物质鉴定的高可靠性。

 

 

高覆盖度

 

🔹 3万+天然产物标准图谱库

🔹 优化的检测体系

🔹 单个模式检测到200+入血物质(具体检测效果视药物与样本情况)

🔹 单个模式检测到50+入组织物质(具体检测效果视药物与样本情况)

 

 

高可靠性

 

🔹 多次重复检测

🔹 全部基于标准物质MS2图谱比对

🔹 高比对过滤标准+人工二次检查

 

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实验流程

预实验

(优化色谱条件)

1) 选择最佳上样量

2) 得到相对较好的色谱峰强度和检出结果

 

正式实验

(峰提取)

1) 多次上机重复

2) 优化的峰提取方法过滤不可靠的结果

 

搜库

(鉴定)

1) 标准二级质谱图普

2) 高标准打分(Score>0.7) 

 

人工确认及标峰

1) 人工核对谱图中强度较高的物质

2) 在正负离子模式谱图中标峰

3) 标峰物质提供在报告pdf中

 

 

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项目经验

种类

中药复方:>200种

药材: >400种

样本

· 体液:血、乳汁、肠液

· 组织:心、肝、肺、肾、脑、肠、胰腺、皮下荷瘤组织

· 细胞器:线粒体

剂型

· 传统剂型:提取液、粉末、散剂、片剂、膏剂、丸剂、贴剂

· 现代剂型:冻干粉、胶囊、配方颗粒、注射剂、洗剂、含漱液、发酵液、颗粒剂

样本类型

裸鼠、小鼠、大鼠、人、羊

 

中科新生命(APTBIO)有着近20年的质谱分析及多组学研究服务经验,已建立专属的中药化学成分分析平台、多组学研究分析平台。APTBIO自推出中药相关技术服务以来,已完成了超百种中药复方的成分分析检测,涵盖超四百余种中药材的多种剂型(提取液、粉未、散剂、片剂、膏剂、丸剂、贴剂、冻干粉、胶囊、配方颗粒、注射剂等),以及不同类型的含药生物体浓样本(血、乳汁、肠液等)、含药生物组织样本(心、肝、肾、脑、肠、胰腺等)。我们将成分解析与多组学分析进行有机整合,提供中药研究3大解决方案中药药效机理与活性物质发现解决方案活性单体机理与药靶鉴定解决方案质量与工艺研穷解决方案,服务项目成果发表于:Acta Pharmaceutica Sinica B、Phytomedicine、Chinese Medicine、Biomedicine&Pharmacotherapy、Journal of Ethnopharmacology等学术杂志,以及被用于中药大品种二次开发、中药经方开发、院内制剂开发、中药保健品开发、中药创新药开发、中兽药开发等。

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