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DIA Proteomics Reveals Mechanism of Acanthopanacis Senticosi Radix et Rhizoma seu Caulis Extract in Treating
增强出版α -Syn Transgenic Parkinson's Disease in Mice- Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae Vol. 31, Issue 8, Pages: 40-50(2025)
- 作者机构：
1.黑龙江中医药大学 中医药研究院，哈尔滨 150040
2.江西中医药大学 现代中药制剂教育部重点 实验室，南昌 330004
3.黑龙江中医药大学 药物安全性评价中心，哈尔滨 150040
4.黑龙江中医药大学 附属第二医院，哈尔滨 150001
- 作者简介：
- 基金信息：
DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20250108
CLC： R243;R285;R259Received：15 November 2024，
Accepted：03 January 2025，
Published Online：20 January 2025，
Published：20 April 2025
- 稿件说明：
移动端阅览
郑淇,卢意,于栋华等.基于DIA蛋白质组学探讨刺五加提取物治疗转基因帕金森小鼠的作用机制[J].中国实验方剂学杂志,2025,31(08):40-50.
ZHENG Qi,LU Yi,YU Donghua,et al.DIA Proteomics Reveals Mechanism of Acanthopanacis Senticosi Radix et Rhizoma seu Caulis Extract in Treating α-Syn Transgenic Parkinson's Disease in Mice[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2025,31(08):40-50.
郑淇,卢意,于栋华等.基于DIA蛋白质组学探讨刺五加提取物治疗转基因帕金森小鼠的作用机制[J].中国实验方剂学杂志,2025,31(08):40-50. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20250108.
ZHENG Qi,LU Yi,YU Donghua,et al.DIA Proteomics Reveals Mechanism of Acanthopanacis Senticosi Radix et Rhizoma seu Caulis Extract in Treating α-Syn Transgenic Parkinson's Disease in Mice[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2025,31(08):40-50. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20250108.
摘要
目的
2
结合数据非依赖型质谱采集（DIA）蛋白质组学技术，探讨刺五加提取物（ASH）治疗帕金森（PD）小鼠的作用机制。
方法
2
使用
α
-突触核蛋白（
α
-Syn）过表达的转基因小鼠构建PD模型，随机分为模型组、刺五加组和美多芭组，另取同月龄雄性C57BL/6小鼠作为空白组，每组各8只。刺五加组给予61.25 mg·kg
-1
的刺五加提取物，美多芭组给予97.5 mg·kg
-1
的美多芭溶液，每日1次，灌胃20 d后，采用爬杆时间和自主活动次数对各组小鼠的运动能力进行评估；苏木素-伊红（HE）染色观察PD小鼠黑质区域神经元的变化情况；免疫组化（IHC）检测黑质区域酪氨酸羟化酶（TH）活性及纹状体区域
α
-Syn面密度；采用DIA定量蛋白质组学技术比较各组小鼠黑质区域的蛋白表达差异；并用IHC验证关键差异蛋白乳铁蛋白（Lactotransferrin）、神经源性位点切口同源物蛋白2（Notch2）、N-Myc下游调节因子2（Ndrg2）、跨膜蛋白166（TMEM 166）表达。用细胞增殖与活性检测试剂盒-8（CCK-8）考察刺五加提取物对
α
-Syn过表达的PD细胞模型活力的影响，并采用实时荧光定量聚合酶链式反应（Real-time PCR）与蛋白免疫印迹法（Western blot）检测
α
-Syn过表达的PD细胞中Lactotransferrin、Notch2、Ndrg2、TMEM 166蛋白及mRNA表达。
结果
2
与空白组比较，模型组小鼠爬杆时间显著延长，协调能力变差，自主活动次数降低（
P
<
0.01），神经元肿胀数量减少；与模型组比较，刺五加和美多芭可以显著缩短小鼠的爬杆时间，
显著增加自主运动次数（
P
<
0.01），改善神经元的损伤。与空白组比较，模型组小鼠黑质区域TH活性显著下降，纹状体区域
α
-Syn堆积增多（
P
<
0.01）；与模型组比较，刺五加组TH活性明显增强，
α
-Syn堆积减少（
P
<
0.05）。蛋白质组学分析结果表明，与空白组比较，模型组共筛出464个差异表达蛋白（DEPs），其中323个上调，141个下调；与模型组比较，刺五加组共筛出DEPs 262个，其中85个上调，177个下调。京都基因与基因组百科全书（KEGG）显示刺五加主要调节了Notch信号通路，与空白组比较，模型组Notch2、Ndrg2和TMEM 166的表达上调，Lactotransferrin的表达下调（
P
<
0.01）；与模型组比较，刺五加组Notch2、Ndrg2和TMEM 166的表达下调（
P
<
0.05），Lactotransferrin的表达上调（
P
<
0.01），IHC结果与蛋白质组学一致。体外实验结果显示，与空白组比较，模型组细胞Notch2、Ndrg2和TMEM 166 mRNA与蛋白表达水平显著升高（
P
<
0.01），Lactotransferrin mRNA与蛋白表达水平显著降低（
P
<
0.01）；与模型组比较，刺五加组细胞Notch2、Ndrg2、TMEM 166 mRNA与蛋白表达水平显著降低（
P
<
0.01），Lactotransferrin mRNA与蛋白表达明显增加（
P
<
0.05，
P
<
0.01）。
结论
2
ASH可能通过下调Notch2、Ndrg2的表达，从而协同阻断Notch信号通路，降低神经元损伤；并通过上调Lactotransferrin，下调TMEM 166的表达，来修复大脑铁积累，干预铁死亡，抑制线粒体自噬，阻止活性氧（ROS）损伤，保护神经细胞达到治疗帕金森的作用。
Abstract
Objective
2
To investigate the mechanism of Acanthopanacis Senticosi Radix et Rhizoma seu Caulis extract （ASH） in treating Parkinson's disease （PD） in mice by Data-Independent Acquisition （DIA） proteomics.
Methods
2
The
α
-Synuclein （
α
-Syn） transgenic PD mice were selected as suitable models for PD， and they were randomly assigned into PD， ASH （61.25 mg·kg
-1
）， and Madopar （97.5 mg·kg
-1
） groups. Male C57BL/6 mice of the same age were selected as the control group， with eight mice in each group. Mice were administrated with corresponding drugs by gavage once a day for 20 days. The pole climbing time and the number of autonomic activities were recorded to evaluate the exercise ability of mice. Hematoxylin-eosin staining was employed to observe neuronal changes in the substantia nigra of PD mice. Immunohistochemi
stry （IHC） was employed to measure the tyrosine hydroxylase （TH） activity in the substantia nigra and assess the areal density of
α
-Syn in the striatum. DIA proteomics was used to compare protein expression in the substantia nigra between groups. IHC was utilized to validate key differentially expressed proteins， including Lactotransferrin， Notch2， Ndrg2， and TMEM 166. The cell counting kit-8 （CCK-8） method was used to investigate the effect of ASH on the viability of PD cells with overexpression of α-Syn. Real-time fluorescence quantitative polymerase chain reaction （Real-time PCR） and Western blot were employed to determine the protein and mRNA levels of Lactotransferrin， Notch2， Ndrg2， and TMEM 166 in PD cells.
Results
2
Compared with the control group， the model group showed prolonged pole climbing time， diminished coordination ability， reduced autonomic activities （
P
<
0.01）， and reduced swelling neurons. Compared with the model group， ASH and Madopar reduced the climbing time， increased autonomic activities （
P
<
0.01）， and ameliorated neuronal damage. Compared with the control group， the model group showed a decrease in TH activity in the substantia nigra and an increase in
α
-Syn accumulation in the striatum （
P
<
0.01）. Compared with the model group， the ASH group showed an increase in TH activity and a reduction in
α
-Syn accumulation （
P
<
0.05）. DIA proteomics revealed a total of 464 differentially expressed proteins in the model group compared with the control group， with 323 proteins being up-regulated and 141 down-regulated. A total of 262 differentially expressed proteins were screened in the ASH group compared with the model group， including 85 proteins being up-regulated and 177 down-regulated. Kyoto encylopedia of genes and genomes （KEGG） pathway analysis indicated that ASH primarily regulated the Notch signaling pathway. The model group showed up-re
gulation in protein levels of Notch2， Ndrg2， and TMEM 166 and down-regulation in the protein level of Lactotransferrin compared with the control group （
P
<
0.01）. Compared with the model group， ASH down-regulated the protein levels of Notch2， Ndrg2， and TMEM 166 （
P
<
0.05） while up-regulating the protein level of Lactotransferrin （
P
<
0.01）. The IHC results corroborated the proteomics findings. The cell experiment results showed that compared with the control group， the modeling up-regulated the mRNA and protein levels of Notch2， Ndrg2， and TMEM 166 （
P
<
0.01）， while down-regulating the mRNA and protein levels of Lactotransferrin （
P
<
0.01）. Compared with the model group， ASH reduced the mRNA and protein levels of Notch2， Ndrg2， and TMEM 166 （
P
<
0.01）， while increasing the mRNA and protein levels of Lactotransferrin （
P
<
0.05，
P
<
0.01）.
Conclusion
2
ASH may Synergistically inhibit the Notch signaling pathway and mitigate neuronal damage by down-regulating the expression of Notch2 and Ndrg2. Additionally， by up-regulating the expression of Lactotransferrin and down-regulating the expression of TMEM166， ASH can address brain iron accumulation， intervene in ferroptosis， inhibit mitophagy， and mitigate reactive oxygen species damage， thereby protecting nerve cells and contributing to the treatment of PD.
关键词
Keywords
references
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