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千层塔又名蛇足石杉,为石杉科石杉属植物。千层塔汤剂在临床上曾作为止痛和镇静药,用于治疗挫伤、劳损、肿胀和精神分裂症。千层塔中含有生物碱类、三萜类、二萜类和黄酮类等化学成分,以生物碱和三萜类为主,其中石杉碱甲已成功用于治疗阿尔茨海默氏病(Alzheimer’s disease,简称AD)和重症肌无力。AD是一种以淀粉样蛋白沉积和Tau蛋白缠结为病理特征的神经退行性疾病,研究报道有效抑制Tau蛋白缠结是治疗AD的关键。本论文对千层塔中化学成分进行了较为系统的分离和鉴定,研究发现千层塔中生物碱类化合物Serratinine B通过下调RIPK1(受体相互作用丝氨酸苏氨酸激酶1)和p38MAPK(丝裂原活化蛋白激酶p38)蛋白的表达水平,抑制NF-κB信号通路的异常激活,下调Tau蛋白磷酸化水平,从而起到缓解AD的作用。具体研究结果如下:1、较为系统的鉴定了千层塔中的化学成分:从千层塔氯仿和乙酸乙酯部位分离鉴定了64个单体化合物,其中10个为新化合物,24个已知化合物系首次从千层塔中分离。2、基于系统药理学探究千层塔中抗AD的活性成分及其作用机制:从千层塔分离得到的64个化学成分中有20个能够透过血脑屏障(BBB)且类药性(DL)≥0.18,将其视为潜在活性成分。收集了70个潜在活性化合物对应度值大于3的活性靶点,其中有16个是AD的直接靶点,如MAPT、NF-κB、ACHE、BCHE、IL1B、IMPDH2和TNF等。分离的化学成分中多种成分,如Huperzine M、Serratinine、Lycopodine和Lycobeline C等均可调节BCHE、ACHE、NOS、NF-κB、IL-1B及TNF等靶点的活性,提示潜在活性物质中的某些化学成分通过这些靶点对AD进行干预治疗。同时对潜在活性物质的靶点进行信号通路富集,结果显示潜在活性物质可调节氨基酸代谢途径、磷脂酰肌醇代谢途径、类固醇激素合成途径、炎性介导的TLR通路和NF-κB信号通路,推测这些物质中某些化学成分通过调节多个途径延缓AD的进程。3、体外细胞实验显示Serratinine B显著下调炎性细胞中IL-1β、IL-6、TNF-α、ROS和NO的表达水平;通过UHPLC-ESI-HR/MS代谢组学分析细胞内原性代谢物质,结果表明Serratinine B可显著干扰鞘脂类代谢、γ-氨基丁酸代谢和类固醇激素生物合成等途径,提示Serratinine B通过抑制NF-κB信号通路和MAPKs途径发挥抗炎作用;Western blot检测结果表明Serratinine B可抑制NF-κB、p38 MAPK、JNK和ERK蛋白的磷酸化水平。4、体内行为学实验表明Serratinine B可提高神经炎性小鼠的记忆能力和学习能力同时改善小鼠的行为障碍;免疫荧光实验表明Serratinine B对活化星形胶质细胞和小胶质细胞具有明显的抑制作用,显著下调炎性细胞因子和氧化应激相关因子的表达;UHPLC-ESI-HR/MS代谢组学表明Serratinine B在小鼠体内明显干扰了能量代谢、氨基酸代谢和鞘脂类代谢等途径,补充说明Serratinine B的生物活性和作用机制;Western blot检测结果表明Serratinine B抑制小鼠海马区p38 MAPK蛋白磷酸化水平和NF-κB蛋白的核转位、下调RIPK1-RIPK3/MLKL介导的炎性介质释放和抑制细胞凋亡、上调小鼠海马区IκB-α激酶表达水平;Serratinine B还可抑制小鼠海马区Apo E4蛋白的表达水平和Tau蛋白磷酸化水平,进而发挥缓解AD的作用。5、分子对接表明Serratinine B通过与RIPK1蛋白DLG输出口袋中Asp156和ILE154残基形成氢键,将其深埋于RIPK1蛋白疏水口袋中,进而抑制RIPK1蛋白介导的炎症反应和细胞凋亡。结论:本研究从千层塔中分离鉴定了64个化合物,其中10为个新化合物,24个已知化合物系首次从千层塔中分离,体内和体外实验揭示了Serratinine B通过抑制RIPK1蛋白介导的炎症相关的NF-κB信号通路和细胞凋亡,下调Tau蛋白磷酸化水平,进而提高小鼠的学习能力、记忆能力及行为能力。该研究进一步丰富了千层塔中化学成分的相关研究,探究了千层塔中化学成分抗AD的作用机制,为开发新型治疗AD的药物提供理论基础和实验依据。