基于RAS/RAF/MEK/ERK信号通路探讨黑逍遥散干预AD模型大鼠氧化应激的作用机制

王虎平; 吕育洁; 胡韵韵; 孟志鹏; 杨娇; 陈怡琴

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20232435

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基于RAS/RAF/MEK/ERK信号通路探讨黑逍遥散干预AD模型大鼠氧化应激的作用机制

黑逍遥散治疗阿尔茨海默病机制研究专题 | 更新时间：2024-07-31

- 基于RAS/RAF/MEK/ERK信号通路探讨黑逍遥散干预AD模型大鼠氧化应激的作用机制
- Hei Xiaoyaosan Regulates RAS/RAF/MEK/ERK Signaling Pathway to Ameliorate Oxidative Stress in Rat Model of AD
- 中国实验方剂学杂志 2024年30卷第17期页码：35-42
- 作者机构：
  
  1.甘肃中医药大学，兰州 730000
  2.甘肃省中医方药挖掘与创新转化重点实验室，兰州 730000
  3.甘肃省中药新产品创制工程实验室，兰州 730000
- 作者简介：
  
  王虎平，博士，副教授，博士生导师，从事中医复方物质基础及作用机制研究，E-mail：whp@gszy.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(81960828;82160862);兰州市科技发展指导性计划项目(2020-ZD-53);第五批全国中医临床优秀人才研修项目(国中医药人教函〔2022〕239号);首批陇原青年英才项目(中共甘肃省委人才工作领导小组〔2022〕5号)
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20232435
  中图分类号： R2-0;R33;R289;R742.8+2
- 收稿日期：2023-12-01，
  
  网络出版日期：2024-02-20，
  
  纸质出版日期：2024-09-05
- 稿件说明：
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王虎平,吕育洁,胡韵韵等.基于RAS/RAF/MEK/ERK信号通路探讨黑逍遥散干预AD模型大鼠氧化应激的作用机制[J].中国实验方剂学杂志,2024,30(17):35-42.

WANG Huping,LYU Yujie,HU Yunyun,et al.Hei Xiaoyaosan Regulates RAS/RAF/MEK/ERK Signaling Pathway to Ameliorate Oxidative Stress in Rat Model of AD[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2024,30(17):35-42.
王虎平,吕育洁,胡韵韵等.基于RAS/RAF/MEK/ERK信号通路探讨黑逍遥散干预AD模型大鼠氧化应激的作用机制[J].中国实验方剂学杂志,2024,30(17):35-42. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20232435.

WANG Huping,LYU Yujie,HU Yunyun,et al.Hei Xiaoyaosan Regulates RAS/RAF/MEK/ERK Signaling Pathway to Ameliorate Oxidative Stress in Rat Model of AD[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2024,30(17):35-42. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20232435.

摘要

目的

探讨黑逍遥散调控RAS蛋白（RAS）/RAF激酶（RAF）/有丝分裂原活化蛋白激酶激酶（MEK）/细胞外信号调节激酶（ERK）信号通路干预阿尔茨海默病（AD）大鼠氧化应激的作用及其机制。

方法

4月龄SPF级Wistar雄性大鼠100只，随机选取10只作为空白组，10只作为假手术组（双侧海马注射生理盐水1 μL），其余80只双侧海马注射

淀粉样蛋白1-42（A

1-42

）溶液1 μL复制AD模型。遴选造模合格大鼠50只，随机分为模型组、盐酸多奈哌齐组（0.5 mg·kg

-1

）及黑逍遥散高、中、低剂量组（15.30、7.65、3.82 g·kg

-1

）。连续灌胃42 d，每天1次。灌胃结束后，Morris水迷宫实验测试大鼠学习记忆能力，尼式染色法检测海马CA3区神经元病理结构改变，免疫荧光观察A

沉积和tau蛋白磷酸化水平，蛋白免疫印迹法（Western blot）检测海马组织RAS、RAF、磷酸化（p）-RAF、MEK、p-MEK、ERK、p-ERK蛋白表达，生化法检测海马组织活性氧（ROS）、丙二醛（MDA）、超氧化物歧化酶（SOD）水平。

结果

与假手术组比较，模型组大鼠第5天逃避潜伏期显著延长（

0.01），目标象限游泳距离显著缩短（

0.01），尼氏小体数量减少，染色不均；A

、p-tau荧光强度显著增强（

0.01），海马组织中RAS、p-RAF、p-MEK、p-ERK蛋白表达显著增高（

0.01），ROS和MDA含量显著增高（

0.01），SOD活性显著降低（

0.01）；与模型组比较，盐酸多奈哌齐组和黑逍遥散高、中、低剂量组大鼠第5天逃避潜伏期显著缩短（

0.01），目标象限游泳距离显著增加（

0.01）；尼氏染色显示神经元排列整齐，细胞形态、结构完整，尼氏小体清晰可见，盐酸多奈哌齐组和黑逍遥散高、中、低剂量组A

、p-tau荧光强度显著下调（

0.01），RAS、p-RAF、p-MEK、p-ERK蛋白表达明显增高（

0.05，

0.01），ROS、MDA含量显著降低（

0.01），SOD活性显著增高（

0.01）。

结论

黑逍遥散可能通过RAS/RAF/MEK/ERK信号通路干预氧化应激，降低A

和p-tau水平，抑制海马神经元损伤，从而改善学习记忆能力。

Abstract

Objective

To investigate the role and mechanism of Hei Xiaoyaosan in intervening in oxidative stress in the rat model of Alzheimer's disease （AD） via modulating the rat sarcoma （RAS）/rapidly accelerating fibrosarcoma （RAF）/mitogen-activated protein kinase kinase （MEK）/extracellular signal-regulated kinase （ERK） signaling pathway.

Method

One hundred 4-month-old SPF-grade Wistar male rats were randomly grouped as follows： 10 in the blank group， 10 in the sham group （bilateral hippocampus injected with 1 μL normal

saline）， and 80 in the modeling group ［bilateral hippocampus injected with 1 μL amyloid beta protein 1-42 （A

1-42

） solution for the modeling of AD］. Fifty rats qualified for modeling were selected and randomized into the model， donepezil hydrochloride （0.5 mg·kg

-1

）， and high-， medium-， and low-dose （15.30， 7.65， 3.82 g·kg

-1

， respectively） Hei Xiaoyaosan groups. The rats were administrated with corresponding drugs by gavage once a day for 42 consecutive days. At the end of gavage， Morris water maze test was performed to examine the learning and memory abilities of the rats， and Nissl staining was used to observe the pathological changes of neurons in CA3 region of the hippocampus. The immunofluorescence assay was used to observe A

deposition and tau phosphorylation. Western blot was employed to determine the protein levels of RAS， RAF， phosphorylated （p）-RAF， MEK， p-MEK， ERK， and p-ERK in the hippocampal tissue. Biochemical methods were used to determine the levels of reactive oxygen species （ROS）， malondialdehyde （MDA）， and superoxide dismutase （SOD） in the hippocampal tissue.

Result

Compared with the sham group， the model group showed prolonged escape latency （

0.01）， shortened swimming distance in the target quadrant （

0.01）， reduced and uneven stained Nissl bodies， enhanced fluorescence intensity of A

and p-tau （

0.01）， up-regulated protein levels of RAS， p-RAF， p-MEK， and p-ERK in the hippocampal tissue （

0.01）， increased ROS and MDA content （

0.01）， and decreased SOD activity （

0.01） on day 5. Compared with the model group， donepezil hydrochloride and high-， medium-， and low-dose Hei Xiaoyaosan shortened the escape latency （

0.01）， increased the swimming distance in the target quadrant （

0.01）， improved the arrangement， morpholo

gy， and structures of neurons and the number and distribution of Nissl bodies， decreased the fluorescence intensity of A

and p-tau （

0.01）， up-regulated the protein levels of RAS， p-RAF， p-MEK， and p-ERK （

0.05，

0.01）， decreased the ROS and MDA content （

0.01）， and increased the SOD activity （

0.01） on day 5.

Conclusion

Hei Xiaoyaosan may ameliorate oxidative stress， reduce A

and p-tau levels， and inhibit hippocampal neuronal damage by regulating the RAS/RAF/MEK/ERK signaling pathway， thus improving learning and memory abilities.

关键词

Keywords

references

NASERI N N ， WANG H ， GUO J ， et al . The complexity of tau in Alzheimer's disease ［J］. Neurosci Lett ， 2019 ， 705 ： 183 - 194 .

LIU R ， YANG J ， LIU L ， et al . An "Amyloid- β Cleaner" for the treatment of Alzheimer's disease by normalizing microglial dysfunction ［J］. Advanced science ， 2020 ， 7 （ 2 ）： 1901555 .

WHARTON W ， EPPS F ， KOVALEVA M ， et al . Photojournalism-based intervention reduces caregiver burden and depression in Alzheimer's disease family caregivers ［J］. J Holist Nurs ， 2019 ， 37 （ 3 ）： 214 - 224 .

LI R ， ZHANG C ， RAO Y ， et al . Deep brain stimulation of fornix for memory improvement in Alzheimer's disease： A critical review ［J］. Ageing Res Rev ， 2022 ， 79 ： 101668 .

REDDY P H ， YIN X ， MANCZAK M ， et al . Mutant APP and amyloid beta-induced defective autophagy， mitophagy， mitochondrial structural and functional changes and synaptic damage in hippocampal neurons from Alzheimer's disease ［J］. Hum Mol Genet ， 2018 ， 27 （ 14 ）： 2502 - 2516 .

彭俊，张杰 . 中医药通过PI3K/Akt信号通路防治阿尔茨海默病的研究进展［J］. 中医药导报， 2022 ， 28 （ 9 ）： 105 - 109 .

YIN F ， SANCHETI H ， PATIL I ， et al . Energy metabolism and inflammation in brain aging and Alzheimer's disease ［J］. Free Radic Biol Med ， 2016 ， 100 ： 108 - 122 .

刘明金 . 基于深度学习的阿尔茨海默症诊断算法研究［D］. 绵阳：西南科技大学， 2023 .

CHEN F Z ， ZHAO Y ， CHEN H Z . MicroRNA-98 reduces amyloid β -protein production and improves oxidative stress and mitochondrial dysfunction through the Notch signaling pathway via HEY2 in Alzheimer's disease mice ［J］. Int J Mol Med ， 2019 ， 43 （ 1 ）： 91 - 102 .

SHARMA C ， KIM S R . Linking oxidative stress and proteinopathy in Alzheimer's disease ［J］. Antioxidants （Basel）， 2021 ， 10 （ 8 ）： 1231 .

DERKINDEREN P ， ENSLEN H ， GIRAULT J A . The ERK/MAP-kinases cascade in the nervous system ［J］. Neuroreport ， 1999 ， 10 （ 5 ）： R24 - 34 .

GREWAL S S ， YORK R D ， STORK P J . Extracellular-signal-regulated kinase signalling in neurons ［J］. Curr Opin Neurobiol ， 1999 ， 9 （ 5 ）： 544 - 553 .

NOLFI-DONEGAN D ， BRAGANZA A ， SHIVA S . Mitochondrial electron transport chain：Oxidative phosphorylation， oxidant production， and methods of measurement ［J］. Redox Biol ， 2020 ， 37 ： 101674 .

WANG Z ， MA L ， SU M ， et al . Baicalin induces cellular senescence in human colon cancer cells via upregulation of DEPP and the activation of Ras/Raf/MEK/ERK signaling ［J］. Cell Death Dis ， 2018 ， 9 （ 2 ）： 217 .

马春林，吴红彦，兰美华，等 . 黑逍遥散干预APP/PSI双转基因小鼠海马区A β 降解相关基因和蛋白表达效应的研究［J］. 中华中医药学刊， 2020 ， 38 （ 3 ）： 115 - 118 .

杨长生，吴红彦，李海龙，等 . 黑逍遥散对阿尔茨海默病模型大鼠行为学及血清肿瘤坏死因子 α 及白细胞介素-6和-1 β 的影响［J］. 西部中医药， 2015 （ 2 ）： 10 - 12 .

王虎平，米彩云，周君，等 . 黑逍遥散通过调控PP2A/GSK-30通路对阿尔茨海默病大鼠的改善作用［J］. 中成药， 2022 ， 44 （ 10 ）： 3311 - 3314 .

吕育洁，胡韵韵，孟志鹏，等 . 黑逍遥散干预阿尔茨海默病的述评与展望［J］. 中国实验方剂学杂志， 2024 ， 30 （ 17 ）： 43 - 50 .

王虎平，陈怡琴，杨娇，等 . 黑逍遥散调控Fas/FasL/Caspase-8/Caspase-3信号通路对AD大鼠神经元细胞凋亡的影响［J］. 中国实验方剂学杂志， 2024 ， 30 （ 17 ）： 18 - 26 .

胡韵韵，吕育洁，孟志鹏，等 . 基于cAMP/PKA/NMDAR信号通路探讨黑逍遥散对APP/PS1双转基因AD小鼠海马神经元突触可塑性的影响［J］. 中国实验方剂学杂志， 2024 ， 30 （ 17 ）： 27 - 34 .

诸葛启钏 . 大鼠脑立体定位图谱［M］. 北京：人民卫生出版社， 2005 .

刘静，杜艳军，周清莲，等 . 针加灸对阿尔茨海默病大鼠海马区蛋白酪氨酸激酶-2/信号转导和转录激活因子-3信号通路的影响［J］. 针刺研究， 2019 ， 44 （ 2 ）： 79 - 84 .

王颖，孔立红，李威，等，不同频率电针对阿尔茨海默病大鼠学习以及能力效应及部分作用机制探讨［J］. 中国针灸， 2017 ， 37 （ 6 ）： 629 - 636 .

徐叔云，卡如濂，陈修，等 . 药理实验方法学［M］. 北京：人民卫生出版社， 2002 ： 920 .

李晓童，赵雷勇，彭伟，等 . 中西医治疗轻度认知障碍与抑郁共病研究进展［J］. 现代中西医结合杂志， 2023 ， 32 （ 6 ）： 871 - 876 .

倪鸣宇 . 穴位电针疗法配合加味左归丸治疗老年性痴呆的临床疗效观察［J］. 世界最新医学信息文摘， 2017 ， 17 （ 47 ）： 62 - 63 .

MAYORDOMO-CAVA J ， IBORRA-LÁZARO G ， DJEBARI S ， et al . Impairments of synaptic plasticity induction threshold and network oscillatory activity in the hippocampus underlie memory deficits in a non-transgenic mouse model of amyloidosis ［J］. Biology ， 2020 ， 9 （ 7 ）： 175 .

CARUSO G ， GRASSO M ， FIDILIO A ， et al . Antioxidant activity of fluoxetine and vortioxetine in a non-transgenic animal model of Alzheimer's disease ［J］. Front Pharmacol ， 2021 ， 12 ： 809541 .

VIOLA K L ， KLEIN W L . Amyloid β oligomers in Alzheimer's disease pathogenesis， treatment， and diagnosis ［J］. Acta Neuropathol ， 2015 ， 129 （ 2 ）： 183 - 206 .

DE FELICE F G ， VELASCO P T ， LAMBERT M P ， et al . Abeta oligomers induce neuronal oxidative stress through an N -methyl- D -aspartate receptor-dependent mechanism that is blocked by the Alzheimer drug memantine ［J］. J Biol Chem ， 2007 ， 282 （ 15 ）： 11590 - 11601 .

XU K ， PARK D ， MAGIS A T ， et al . Small molecule KRAS agonist for mutant KRAS cancer therapy ［J］. Mol Cancer ， 2019 ， 18 （ 1 ）： 85 .

WENNERBERG K ， ROSSMAN K L ， DER C J . The Ras superfamily at a glance ［J］. J Cell Sci ， 2005 ， 118 （ 5 ）： 843 - 846 .

MALUMBRES M ， BARBACID M . RAS oncogenes：The first 30 years ［J］. Nat Rev Cancer ， 2003 ， 3 （ 6 ）： 459 - 465 .

FALINI B ， MARTELLI M P ， TIACCI E . BRAF V600E mutation in hairy cell leukemia：From bench to bedside ［J］. Blood ， 2016 ， 128 （ 15 ）： 1918 - 1927 .

MATALLANAS D ， BIRTWISTLE M ， ROMANO D ， et al . Raf family kinases：Old dogs have learned new tricks ［J］. Genes Cancer ， 2011 ， 2 （ 3 ）： 232 - 260 .

ZHU X ， SUN Z ， LEE H G ， et al . Distribution， levels， and activation of MEK1 in Alzheimer's disease ［J］. J Neurochem ， 2003 ， 86 （ 1 ）： 136 - 142 .

BLENNOW K ， ZETTERBERG H . Biomarkers for Alzheimer's disease：Current status and prospects for the future ［J］. J Intern Med ， 2018 ， 284 （ 6 ）： 643 - 663 .

ASHRAFIAN H ， ZADEH E H ， KHAN R H . Review on Alzheimer's disease：Inhibition of amyloid beta and tau tangle formation ［J］. Int J Biol Macromol ， 2021 ， 167 ： 382 - 394 .

张雷，范占芳，张作鹏，等 . 阿尔兹海默症发病机制及相关治疗药物的研究进展［J］. 中国药物化学杂志， 2021 ， 31 （ 6 ）： 438 - 446，469 .

王虎平，周君，李明成，等 . 基于PP2A与GSK-3 β 探讨丹栀逍遥散对阿尔茨海默病模型大鼠tau蛋白磷酸化水平的作用机制［J］. 中国实验方剂学杂志， 2023 ， 29 （ 6 ）： 63 - 70 .

KELLOGG E H ， HEJAB N ， POEPSEL S ， et al . Near-atomic model of microtubule-tau interactions ［J］. Science ， 2018 ， 360 （ 6394 ）： 1242 - 1246 .

JANGAMPALLI ADI P ， REDDY P H . Phosphorylated tau targeted small-molecule PROTACs for the treatment of Alzheimer's disease and tauopathies ［J］. Biochim Biophys Acta Mol Basis Dis ， 2021 ， 1867 （ 8 ）： 166162 .

杨淑达，于浩飞，张兰春，等 . 人参皂苷Rb 1 对A β 1-42 导致的Tau蛋白异常磷酸化的影响［J］. 天然产物研究与开发， 2020 ， 32 （ 7 ）： 1143 - 1147，1098 .

张爽，毕映燕，刘晓婷，等 . 中药有效成分调控氧化应激防治骨关节炎的研究进展［J］. 中国实验方剂学杂志， 2024 ， doi： 10.13422/j.cnki.syfjx.20232436 http://dx.doi.org/10.13422/j.cnki.syfjx.20232436 .

NOËL A ， POITRAS I ， JULIEN J ， et al . ERK （MAPK） does not phosphorylate tau under physiological conditions in vivo or in vitro ［J］. Neurobiology of aging ， 2015 ， 36 （ 2 ）： 901 - 902 .

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