《Veterinary and Animal Science》:Curcuminoid supplementation alters proteomic profiles and clinical outcomes in canine primary epilepsy: A pilot study
编辑推荐:
背景:在犬中,原发性癫痫综合征(primary epilepsy syndrome,PES)需要终身药物管理。姜黄素类(curcuminoids)具有抗炎和抗氧化特性,并具有潜在神经保护作用。本初步研究初步评估了姜黄素类补充对犬PES的临床疗效和分子机制。方法
背景:在犬中,原发性癫痫综合征(primary epilepsy syndrome,PES)需要终身药物管理。姜黄素类(curcuminoids)具有抗炎和抗氧化特性,并具有潜在神经保护作用。本初步研究初步评估了姜黄素类补充对犬PES的临床疗效和分子机制。方法:在这项前瞻性、开放标签初步研究中,8只接受稳定抗癫痫药物(antiepileptic drugs,AEDs)治疗的PES犬接受辅助口服姜黄素类补充(10–20 mg/kg/day)60天。评估临床反应、血清谷胱甘肽(glutathione,GSH)/氧化型谷胱甘肽(oxidized glutathione,GSSG)比值(DTNB-谷胱甘肽还原酶循环法)、血清细胞因子浓度(酶联免疫吸附试验,enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)和全局血清蛋白质组谱(纳升液相色谱-串联质谱,nano-liquid chromatography–tandem mass spectrometry,nano-LC-MS/MS)。结果:临床反应定义为癫痫发作频率降低(3/8)或严重程度下降(1/8),在8只犬中4只(50%)观察到。姜黄素类补充显著提高GSH/GSSG比值(P = 0.046),并诱导明显蛋白质组变化:哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)通路组分(Ras相关GTP结合蛋白C,Ras-related GTP-binding protein C,RRAGC;mTOR调节相关蛋白,regulatory-associated protein of mTOR,RPTOR)及Toll样受体2(Toll-like receptor 2,TLR2)信号下调,一碳代谢(亚甲基四氢叶酸脱氢酶,methylenetetrahydrofolate dehydrogenase,MTHFD1L)和丝氨酸/甘氨酸/苏氨酸代谢(磷酸丝氨酸氨基转移酶1,phosphoserine aminotransferase 1,PSAT1)酶上调。结论:姜黄素类补充安全、耐受良好,在PES犬中显示50%临床反应率。这些发现提供初步分子证据,表明抗氧化能力增强、mTOR/TLR2调节和代谢重编程。作为初步观察,明确的神经保护结论需要更大规模对照试验及直接神经学终点确认。尽管如此,这些数据为姜黄素类作为犬癫痫辅助治疗提供了分子依据。
研究背景:癫痫是兽医常见慢性神经系统疾病,约影响0.5%–5.0%犬,以反复非诱发性发作为特征,降低生活质量并给主人带来情感和经济负担。苯巴比妥和溴化钾等抗癫痫药物(antiepileptic drugs,AEDs)是治疗基石,但20%–30%患者控制不足,长期用药受全身不良反应限制。近期病理生理研究显示癫痫不仅为神经元高兴奋性,还涉及氧化应激和神经炎症;发作诱导线粒体功能障碍和活性氧(reactive oxygen species,ROS)过量,耗竭谷胱甘肽(glutathione,GSH),并上调白细胞介素-1β(interleukin-1 beta,IL-1β)和肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)等促炎因子,形成降低惊厥阈值和促进癫痫发生的循环。姜黄素类(curcuminoids)为姜黄主要活性多酚,具抗氧化、抗炎和神经保护作用;临床前模型显示其可清除ROS、激活核因子E2相关因子2(nuclear factor erythroid 2-related factor 2,Nrf2)通路、改善线粒体功能、调节核因子-κB(nuclear factor-κB,NF-κB)、丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)和哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)通路,并抑制小胶质细胞活化。然而,自然发生犬癫痫中临床研究少,分子机制未知;犬难治性癫痫血浆蛋白质组异常蛋白与姜黄素抗炎、抗氧化、神经保护和淀粉样调节机制吻合。因此,研究人员开展前瞻性、开放标签初步研究,评估姜黄素类补充对犬原发性癫痫综合征(primary epilepsy syndrome,PES)的临床疗效和分子机制,假设其可减轻发作频率和严重度并调节氧化应激标志物及与神经炎症/神经保护相关的血清蛋白网络。
研究开展与结论:8只客户拥有PES犬在稳定AED治疗基础上接受辅助口服姜黄素类10–20 mg/kg/day 60天;另设5只健康成年犬仅作蛋白质组参考。研究显示姜黄素类安全、耐受良好,临床反应率50%;GSH/GSSG比值显著升高,蛋白质组呈mTOR/Toll样受体2(Toll-like receptor 2,TLR2)通路下调和一碳/丝氨酸代谢上调。结论为初步分子证据:抗氧化能力增强、mTOR/TLR2调节和代谢重编程;因初步观察,明确神经保护结论需更大对照试验和直接神经学终点。意义在于为姜黄素类作为犬癫痫辅助治疗提供分子依据。
关键技术方法(不超过250字):研究队列来自泰国玛希隆大学兽医学院Prasu Arthorn动物医院客户拥有犬,纳入8只PES犬和5只健康成年参考犬;采用前瞻性开放标签60天补充;以癫痫日记评估临床反应;DTNB/谷胱甘肽还原酶循环法测GSH/GSSG;酶联免疫吸附试验(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)测白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)和白细胞介素-10(interleukin-10,IL-10);纳升液相色谱-串联质谱(nano-liquid chromatography–tandem mass spectrometry,nano-LC-MS/MS)进行血清蛋白质组分析,并结合多元统计和通路富集分析。
研究结果:3.1 研究人群特征:8只客户拥有PES犬(4雄4雌)入组,中位年龄5.75岁(3–10岁),品种包括混合品种3只及Alaskan Malamute、Beagle、Siberian Husky、Labrador Retriever、Pomeranian各1只;均维持苯巴比妥(phenobarbital)1.93–4.4 mg/kg q12h,并每日补充100 mg姜黄素类60天。3.2 临床反应:以≥25%发作频率下降和/或≥1级严重度下降定义,4/8(50%)有反应;No.1、2、6发作频率下降,No.7抽动症状改善;非反应犬稳定,无恶化,部分从簇发转为单次并延长发作间期。3.3 安全性与耐受性:所有犬耐受良好,无严重不良事件;第60天血清生化和全血细胞计数无临床显著变化;碱性磷酸酶升高符合苯巴比妥肝微粒体酶诱导,无胆红素、ALT或AST同时升高及肝病临床征象;血清钾出现统计学变化(P = 0.047),其余参数无显著差异。3.4 氧化应激和炎症标志物:补充后GSH/GSSG比值显著升高(P = 0.046),提示抗氧化能力增强;丙二醛(malondialdehyde,MDA)、IL-6和IL-10无显著变化。3.5 蛋白质组谱:3.5.1 差异蛋白质组谱:基于质谱的蛋白质组分析鉴定4742个显著改变蛋白(ANOVA P<0.01,post hoc P<0.05);火山图显示显著蛋白集中于高?log
10(P值)区域;Venn分析显示三种比较标准交集7个蛋白,包括白蛋白和载脂蛋白A1(apolipoprotein A1,APOA1),姜黄素干预比较中20个蛋白独特显著。3.5.2 PLS-DA和VIP分析:变量投影重要性(variable importance in projection,VIP)>1.0区分C60与C0的蛋白80个,区分健康成年与C0的蛋白57个;偏最小二乘判别分析(partial least squares discriminant analysis,PLS-DA)显示C0与C60明显分离,Component 1解释73.1%总方差。3.5.3 下调蛋白和通路抑制:蛋白-蛋白相互作用网络显示mTOR通路Ras相关GTP结合蛋白C(Ras-related GTP-binding protein C,RRAGC)和mTOR调节相关蛋白(regulatory-associated protein of mTOR,RPTOR)显著下调,Toll样受体2(Toll-like receptor 2,TLR2)下调;通路富集显示mTOR、自噬、AMPK和TLR信号通路受抑制,提示细胞生长信号调节和先天免疫激活减弱。3.5.4 上调蛋白和代谢重编程:蛋白-蛋白相互作用网络显示一碳代谢和氨基酸生物合成酶高度互联;磷酸丝氨酸氨基转移酶1(phosphoserine aminotransferase 1,PSAT1)和亚甲基四氢叶酸脱氢酶(methylenetetrahydrofolate dehydrogenase,MTHFD1L)上调;通路富集显示一碳池由叶酸、甘氨酸/丝氨酸/苏氨酸代谢和de novo UMP生物合成显著上调,提示支持甲基化、核苷酸合成和细胞修复。3.5.5 汇聚生物标志物:疾病状态与治疗反应中VIP≥1.0的共享蛋白6个,包括二氢乳清酸脱氢酶(dihydroorotate dehydrogenase,DHODH)、serotransferrin和α2-HS糖蛋白(alpha-2-HS-glycoprotein,AHSG);DHODH在疾病比较VIP=9.3、治疗比较VIP=6.6,提示其连接癫痫病理与治疗反应的潜在生物标志物价值。
讨论部分总结:讨论认为该研究首次对PES犬姜黄素类补充进行临床和蛋白质组整合评估;因无同期对照,结果仅为关联性初步证据。50%反应率与犬癫痫二线AED报告相近,且安全性良好。GSH/GSSG升高而MDA不变,与姜黄素类主要作为Nrf2激活剂、快速增强GSH相关抗氧化防御但不一定逆转既有膜脂过氧化的机制一致;GSH/GSSG改善见于反应者和非反应者,提示单纯抗氧化不足以控制所有患者。RPTOR和RRAGC下调提示全身mTORC1抑制,TLR2下调提示炎症通路调节;IL-6/IL-10不变不被视为矛盾,因为TLR2反映上游模式识别受体调节而非静息细胞因子输出。MTHFD1L和PSAT1上调提示一碳代谢和丝氨酸生物合成增强,可能支持发作后修复和代谢适应;与特立氟胺(teriflunomide)抑制DHODH的代谢调节策略有功能相似性。局限包括小样本、开放标签无安慰剂、血清不能等同中枢神经系统、未测姜黄素浓度、60天较短、饮食未标准化、缺乏正交验证。
研究结论(翻译):这项开放标签初步研究提供了姜黄素类补充作为犬PES辅助治疗安全性和潜在抗癫痫活性的初步证据。鉴于非对照设计和小样本量(n = 8),50%临床反应率和氧化还原稳态改善(GSH/GSSG比值,P = 0.046)最好解释为关联证据而非明确疗效证据。蛋白质组分析识别出与mTORC1和TLR2通路抑制以及一碳代谢和丝氨酸生物合成上调一致的特征,提示潜在免疫调节和神经元修复支持。作为外周发现,这些指标提示但未直接证明神经保护,需通过脑脊液分析、脑电图或组织病理学确认。总体而言,这些结果支持姜黄素类作为代谢-免疫调节剂的理论依据,并支持开展更大规模、前瞻性、随机对照试验。所识别生物标志物(RPTOR、RRAGC、PSAT1、MTHFD1L和TLR2)为治疗监测提供机制框架,并可能作为癫痫治疗的汇聚代谢靶点。然而,需通过大规模、双盲、随机对照试验验证以确认疗效、优化剂量和识别反应者特征。这些发现支持将姜黄素类整合入兽医多模式癫痫管理策略,并具有转化至人类癫痫治疗的潜在意义。