牛膝皂苷通过cAMP信号通路调控JUN/CREB抑制神经元凋亡的机制研究

本研究针对神经退行性疾病（NDDs）中神经元凋亡机制不明的难题，通过整合LC-MS、多组学分析和机器学习模型，首次揭示牛膝皂苷（ABR）通过β-蜕皮甾酮等活性成分调控JUN/CREB-cAMP轴，在斑马鱼和HT22细胞模型中证实其剂量依赖性神经保护作用，为NDDs治疗提供新型多靶点干预策略。

　　

神经退行性疾病（NDDs）正成为全球健康危机，预计2040年将超越癌症成为第二大死因。这类疾病的核心病理特征是神经元凋亡和信号通路紊乱，现有治疗药物却面临生物利用度低、神经毒性强等瓶颈。传统中药牛膝（Achyranthes bidentata）的根部提取物ABR虽在临床中显示神经保护潜力，但其活性成分与作用机制始终如"黑箱"般未被破解。

国家自然科学基金资助的研究团队采用"发现-验证"双轨策略展开攻关。通过UPLC-MS/MS从ABR中鉴定出758种化合物，结合ADME筛选和网络拓扑分析锁定β-蜕皮甾酮、槲皮素等4种关键成分。研究创新性地构建AlCl₃诱导的斑马鱼NDDs模型，发现ABR干预后cAMP、多巴胺等代谢物显著变化，提示JUN/CREB可能是核心靶点。团队运用11种机器学习算法构建预测模型，分子动力学模拟显示活性成分与靶点结合能达-9.8 kcal/mol。最终qRT-PCR证实ABR能剂量依赖性调控JUN mRNA表达，首次完整揭示"成分-靶点-通路"作用链条。

化学组分表征
UPLC-MS/MS鉴定出ABR中758种化合物，包括188种已知活性成分，通过保留时间比对和质谱碎片分析确认β-蜕皮甾酮等4种核心成分。

体内外神经保护验证
AlCl₃诱导的斑马鱼模型显示，ABR组运动能力提升40%，脑组织凋亡细胞减少62%。HT22细胞实验证实50 μg/mL ABR使存活率从54%升至89%。

多组学机制解析
代谢组发现cAMP、AMP差异表达超过3倍；转录组揭示JUN、CREB1基因显著下调。机器学习特征重要性排序显示JUN的SHAP值达0.43，位列靶点首位。

分子互作验证
分子对接显示25S-inokosterone与CREB结合能达-11.2 kcal/mol，200 ns动力学模拟验证复合物RMSD<2 ?，结合构象稳定。

这项发表于《Phytomedicine》的研究，从传统中药"补肾填髓"理论出发，运用现代技术破解了ABR调控cAMP-PKA-CREB信号轴的分子密码。特别值得注意的是，研究首次将机器学习应用于中药多靶点预测，建立的NDDs风险模型AUC达0.91。这不仅为NDDs提供了天然药物候选，更开创了"人工智能+传统医药"的研究范式。正如讨论部分指出，ABR通过同时调节凋亡相关基因（JUN）和神经可塑性关键因子（CREB），实现了对神经元"生存-功能"的双重调控，这种多靶点协同作用正是中药整体观在现代科研中的生动体现。