腺苷调节BD诱导失眠斑马鱼大脑中的糖酵解和糖异生代谢：一种整合网络药理学和多组学技术的多尺度分析

《Journal of Future Foods》：Adenosine regulates glycolytic and gluconeogenic metabolism in the brain of BD-induced insomnia zebrafish: A multiscale analysis integrating network pharmacology and multiomics

PD通过激活VEGF-A/p38 MAPK/Src信号通路改善BCAS小鼠脑血流及认知功能，机制涉及促进内皮细胞增殖迁移及血管新生。

　　### 研究背景与意义

慢性脑灌注不足（CCH）是血管性认知障碍（VCI）的重要风险因素之一，其影响范围广泛，尤其在老年人群体中更为显著。据相关研究显示，CCH在65岁以上人群中占比较高，这一现象与脑血管狭窄或阻塞、血流减少、脑缺血和缺氧等病理过程密切相关。这些病理变化不仅会引发神经元损伤和白质病变，还可能导致认知功能的显著下降。因此，探索有效的干预手段以改善CCH引发的认知障碍成为当前神经科学与临床医学领域的重要课题。

血管生成（angiogenesis）在脑血管疾病的恢复过程中扮演着关键角色。它是指在已有血管的基础上形成新的毛细血管网络，包括血管基底膜的降解、内皮细胞的增殖与迁移，以及新血管的构建和功能恢复。这一过程对于维持组织的血流供应、促进神经修复和认知功能恢复至关重要。目前，针对CCH的治疗手段主要集中在改善风险因素上，例如控制高血压、糖尿病等基础疾病，但这些方法往往缺乏针对性和有效性。因此，寻找能够直接促进血管生成、改善脑血流并修复神经功能的新疗法具有重要意义。

人参（Panax ginseng）作为一种传统中药材，已被广泛应用于治疗阿尔茨海默病（AD）和血管性痴呆（VaD）。其主要活性成分之一是**人参二醇（Panaxadiol，简称PD）**，它具有多种药理作用，包括神经保护、心血管保护、抗神经炎症、抗凋亡、抗肿瘤和抗糖尿病等。近年来，研究发现PD能够通过调节神经炎症、修复血脑屏障（BBB）和调控肠道菌群等机制，有效缓解帕金森病（PD）和AD的症状。然而，PD在改善由CCH引发的VCI方面的作用及其具体机制尚不明确。因此，本研究旨在探讨PD是否能通过促进血管生成来改善CCH诱导的认知功能障碍，并进一步揭示其潜在的作用机制。

### 实验设计与方法

为了系统评估PD对CCH相关认知障碍的影响，研究团队采用**双侧颈总动脉狭窄（BCAS）**模型，模拟慢性脑灌注不足的病理状态。该模型能够有效再现CCH的典型特征，如血流减少、缺血和缺氧等，从而为研究提供可靠的实验基础。在BCAS模型中，研究人员将PD以50 mg/kg的剂量通过胃灌注方式给药30天，并与对照组进行比较。同时，还对所有实验对象进行了**5-溴-2’-脱氧尿嘧啶核苷（BrdU）**的注射，以追踪内皮细胞的增殖情况。

为了评估PD对脑血流（CBF）和认知功能的影响，研究团队采用了多种行为学测试，包括**莫里斯水迷宫（MWM）**、**新物体识别（NOR）**和**Y迷宫**等。这些测试能够全面反映小鼠的空间学习能力、记忆功能和探索行为，从而判断PD是否具有改善认知功能的作用。此外，研究人员还通过**激光斑点成像**技术监测CBF的变化，并利用**免疫荧光染色**和**血管生成抗体芯片分析**等手段，评估PD对血管生成相关蛋白表达的影响。

在细胞实验中，研究团队使用了**bEnd.3细胞**，这是一种来源于小鼠的内皮细胞系，广泛用于研究血管生成相关机制。通过**CCK-8法**检测细胞活力，**LDH法**评估细胞毒性，**Transwell和伤口愈合实验**观察细胞迁移能力，**管形成实验**评估内皮细胞的形态变化和血管网络构建能力。这些实验共同揭示了PD对内皮细胞功能的调控作用。

为了进一步探讨PD的作用机制，研究人员构建了**蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络**，并利用**分子对接技术**分析PD与血管内皮生长因子A（VEGF-A）的结合模式。这些方法有助于识别PD可能作用的关键靶点，并揭示其在促进血管生成中的分子机制。

### 实验结果与分析

实验结果显示，PD治疗能够显著改善BCAS小鼠的体重变化和脑血流状况。与使用正常盐水（NS）的对照组相比，PD处理的小鼠在第30天时体重明显增加，同时脑血流也得到了明显恢复。这一发现表明PD在改善CCH引发的生理损伤方面具有积极作用。

在行为学测试中，PD治疗显著缓解了BCAS小鼠的认知功能障碍。MWM测试显示，BCAS+NS组小鼠的学习和空间记忆能力明显下降，而PD治疗后这些能力得到了明显改善（p<0.01）。NOR测试进一步证实了PD对记忆功能的保护作用，其结果显示PD处理的小鼠在识别新旧物体的能力上显著优于对照组。Y迷宫测试则表明，PD能够提高BCAS小鼠的自发交替行为，这一指标常用于评估小鼠的空间认知能力。这些行为学结果共同表明，PD对CCH引发的认知功能障碍具有显著的改善作用。

此外，研究人员还通过**血管密度分析**和**CBF相关性研究**，发现血管密度与脑血流之间存在强正相关。这一结果进一步支持了PD通过促进血管生成来改善脑血流和认知功能的假设。进一步的免疫荧光分析显示，PD能够显著增加BrdU阳性血管的数量，表明其在促进内皮细胞增殖方面具有重要作用。

在分子机制方面，PD能够显著上调VEGF-A和p-p38 MAPK的表达水平，同时抑制Src的活性。VEGF-A是血管生成的关键因子，能够通过与VEGFR-2结合，启动一系列信号通路，促进内皮细胞的迁移和管形成。而p38 MAPK信号通路则在缺血性损伤中发挥重要作用，能够增强内皮细胞的迁移能力，促进新血管的形成。相比之下，Src信号通路则主要与血管通透性相关，其活性的抑制可能有助于稳定新形成的血管结构，减少血管渗漏，从而改善脑血流。

值得注意的是，PD对其他信号通路（如AKT、FAK、PLCγ1和ERK1/2）的影响较小，这表明PD的主要作用可能集中在VEGF-A/p38 MAPK/Src通路上。通过分子对接技术，研究人员进一步验证了PD与VEGF-A的结合模式，发现PD能够稳定结合VEGF-A，并形成多个氢键，从而增强其对血管生成的调控能力。

### 研究结论与意义

本研究的结论表明，PD能够通过激活VEGF-A/p38 MAPK/Src信号通路，促进血管生成，从而改善慢性脑灌注不足引发的认知功能障碍。这一发现不仅揭示了PD在治疗CCH和VCI方面的潜力，也为开发新型血管生成相关疗法提供了理论依据。由于VEGF-A在血管生成和神经修复中的核心作用，PD可能通过增强VEGF-A的表达和信号传导，促进受损脑组织的血流恢复和功能修复。

从临床角度来看，PD作为一种天然化合物，具有良好的生物相容性和较低的毒性，因此在开发治疗CCH和VCI的药物时具有显著优势。此外，PD的多种药理作用（如抗炎、抗凋亡、抗糖尿病等）也为其在多种神经退行性疾病中的应用提供了可能性。然而，尽管PD在动物模型中表现出良好的疗效，其在人体中的应用仍需进一步研究。

### 研究的局限性与未来展望

尽管本研究提供了PD在改善CCH相关认知障碍方面的初步证据，但仍存在一些局限性。首先，BCAS模型虽然能够模拟CCH的病理状态，但其在复现人类CCH和VCI的复杂性方面仍存在一定差距。因此，未来的研究需要进一步探索PD在人体中的作用，尤其是在不同人群中的疗效和安全性。

其次，PD的作用机制虽然部分被揭示，但仍需进一步研究以明确其是否还涉及其他信号通路或分子靶点。此外，PD在人体中的最佳剂量和给药方式仍需优化，以确保其在临床应用中的有效性和安全性。

最后，PD的长期疗效和安全性仍需通过临床试验来验证。尽管动物实验显示PD具有良好的神经保护作用，但其在人体中的长期应用效果和潜在副作用仍需深入研究。因此，未来的研究应结合临床试验和分子机制研究，以推动PD在治疗CCH和VCI方面的实际应用。

### 总结与展望

本研究通过一系列实验，系统评估了PD在改善慢性脑灌注不足相关认知障碍中的作用及其机制。实验结果表明，PD能够通过促进血管生成，改善脑血流，从而有效缓解CCH引发的认知功能障碍。这一发现不仅为PD的药理作用提供了新的视角，也为开发针对CCH和VCI的新型治疗策略提供了科学依据。

未来的研究可以进一步探索PD在不同病理条件下的作用机制，以及其在人体中的应用潜力。同时，结合更复杂的动物模型和临床试验，可以更全面地评估PD的疗效和安全性，为将其转化为临床治疗手段奠定基础。此外，研究PD与其他天然化合物的协同作用，以及其在不同神经系统疾病中的应用，也将是未来研究的重要方向。总之，PD作为一种具有多重药理作用的天然化合物，展现出在改善CCH和VCI方面的巨大潜力，值得进一步深入研究和临床转化。