导语

网络药理学越来越“卷”,发高分文章难上加难?是时候用“降维打击”破局了!今天就为你揭秘这套“天花板”思路:网络药理学 + 微生物组学 + 代谢组学。我们将拆解一篇高分研究,看作者如何运用这套多组学组合拳,打通“药物-肠道菌群-代谢物-大脑”的完整通路,完美阐释了天然药物(Anacyclus pyrethrum)治疗帕金森病的复杂机制。学完这套思路,让你的研究深度和创新性直接拉满!

网药研究太卷?试试这个天花板思路:网络药理学+微生物组+代谢组学,发高分文章的降维打击!
 结果:
除虫菊活性成分和靶点的预测
使用LC-MS/MS鉴定了126种化合物。综合检索数据库和文献报道后,鉴定出31个活性成分,预测出544个与活性成分相关的靶点。
图1.除虫菊的UPLC-MS-MS结果。(a)除虫菊的正离子模式。(b)除虫菊的负离子模式。
治疗靶点和药物疾病靶点基因的筛选
作者以“帕金森病”为检索词,在GeneCards、DisGENET、OMIM和TTD中搜索与PD相关的靶点。删除重复后,获得9991个PD相关靶标(图2a)。在与除虫菊活性化合物相关的544个药物靶点和9991个疾病靶点相交后,获得了440个药物-疾病靶点(图2b)。前30个靶点分别为MAPK8、KDR、JAK2、HDAC1、NOS3、MAPK14、AR、PIK3CA、TLR4、ATM、MDM2、EP300、CXCL8、SIRT1、MMP9、PTGS、ERBB2、PPARG、MAPK1、CCND1、MTOR、ESR1、HIF1A、STAT3、HSP90AA1、CASP3、EGFR、SRC、CTNNB1和AKT1(图2c)。
图2.PD-MCI 标志物的初步筛选用于除虫菊化合物干预。(a、b)药物靶点和PD靶点的维恩图。(三)前 30 名药物疾病靶点。(d)PPI网络图。
PPI网络
使用STRING数据库进行靶标筛选,并考虑潜在的440个靶标绘制PPI网络(图2d)。将除虫菊活性化合物、PD和药物-疾病靶点导入Cytoscape3.7.2软件。以CytoNCA插件为参数,分析度数和中间值,得到组成-靶点-疾病关系。作者将药物疾病靶点导入 Metascape 数据库进行分析。采用MCODE算法识别互连网络组件。编译了一个称为MCODE网络的单个基因网络(图3a–d)。
图3.丰富的术语网络。(a) 按集群 ID 进行颜色编码:共享相同集群 ID 的节点通常彼此非常接近。(b)按P值进行颜色编码:具有更多相关基因的术语往往表现出更显着的p值。(c、d)在基因列表中鉴定的蛋白质-蛋白质相互作用 (PPI) 网络和 MCODE 成分。
除虫菊的组织分布和基因本体(GO)分析
采用FunRich软件分析除虫菊靶标的组织分布。在额叶皮层、下丘脑、神经系统和大脑中发现了 35 种活性成分 (p < 0.001)(图 4a)。基于生物过程(BP)、细胞成分(CC)和分子功能(MF),作者分析了EEAP中GO的富集情况(图4b-d)。确定了几种 BP 和 MP,包括能量途径、细胞信号传导和代谢。这些包括微粒体、内体、细胞膜、核质、内质网、细胞质、脂质依赖性核受体活性、金属肽酶活性、丝氨酸蛋白酶、催化活性、G 蛋白偶联受体活性。
图4.揭示靶标的富集模式。(a)显示靶标组织分布和富集的分析。(b)生物过程的富集分析。(c)细胞成分富集的分析。(d)分子功能的富集。
EEAP对pd-mci小鼠学习记忆的影响
莫里斯水迷宫用于评估小鼠的认知功能。该测试测量小鼠每天从四个象限中的每一个象限中逃脱所需的平均时间(图5a)。在模型组和EEAP治疗组之间观察到潜伏期和游泳距离的显着差异(p < 0.05)。从第2天到第4天,模型小鼠表现出比对照动物大得多的游泳距离和逃逸潜伏期。从第1天到第4天,D/l组和EEAP组小鼠的平均游泳距离和逃逸潜伏期减少。EEAP对小鼠性能的影响显然取决于剂量(图5b-e)。
图5.EEAP对PD-MCI小鼠学习记忆的影响。(a)各小鼠组的定位轨迹图。(b) 在第 1 至 5 天观察到的逃跑行为延迟。(c) 第 5 天测量的逃逸反应潜伏期。(d) 目标象限交叉的次数。(e) 站台过境点的数目。(f)八臂迷宫的轨迹代表每个小鼠组。(g) 参考存储器错误数(RME)。(h) 工作记忆错误数 (WME)。*p < 0.05,**p < 0.01。
八臂径向迷宫的结果表明工作记忆存在错误。在最初的 2 天训练中,小鼠工作记忆中的错误数量没有显着差异。到第 3 天,模型组的错误明显多于对照组 (p < 0.05)。此外,EEAP 400 和 D/l 组的误差均明显低于模型组 (p < 0.05)。在训练的前 2 天内,与参考记忆错误相比,错误数量没有显着下降 (p > 0.05)。然而,在第 3 天,该模型显示出明显高于对照组的参考记忆错误数量 (p < 0.05)。此外,与模型组相比,EEAP-H 和 l + D 组的参考记忆错误数量相当少 (p < 0.05)。同时,EEAP 200 和 EEAP 100 组的参考记忆错误数量低于模型组 (p < 0.05)(图 5f-h)。
开放场测试反映了小鼠的焦虑和抑郁。与对照组相比,模型小鼠的爬墙站立时间、平均移动速度和总移动距离大大减少。此外,模型小鼠在中央区域的停留时间延长,表现出显着的差异(p < 0.05)。与对照组相比,D/l小鼠和EEAP组表现出更长的爬墙站立时间。最后,平均移动速度和总移动距离增加,而在中心区域的停留时间减少(p < 0.05)(图6a-e)。
图6.6组露天跟踪和高架迷宫试验结果。(a) 所有群体的露天追踪地图。(b) 总旅行距离。(c) 平均运动速度。(d) 在中心区域的停留时间。(e) 直立的人数。(f) 所有组的高架迷宫试验轨道图。(g) 进入张开手臂的频率。(h) 张开双臂居住时间。*p < 0.05,**p < 0.01。
高架迷宫(EPM) 测试是一种广泛使用的评估动物焦虑样行为的方法。.在这项研究中,与模型组相比,对照组张开双臂的进入频率和停留时间显着更高,表明正常小鼠在实验条件下表现出较低的焦虑水平。相反,模型组张开双臂的进入次数和停留时间显着减少,表明建模后诱导了焦虑样行为。作为阳性对照的 D/l 组张开双臂的进入次数和停留时间增加,表明这些药物在减轻焦虑样行为方面的功效。EEAP组(100 mg/kg、200 mg/kg和400 mg/kg)的实验结果显示,张开臂的进入频率和停留时间均呈剂量依赖性增加,在某些剂量组和模型组之间观察到统计学上的显着差异。这些发现表明EEAP可以缓解小鼠的焦虑样行为(图6f-h)。
EEAP对pd-mci小鼠海马神经元损伤的影响
与其他小鼠相比,模型小鼠的海马体含有更少且排列松散的神经元;随着神经元体积的减少,一些神经元会缩小;细胞不规则;细胞核和细胞质之间的边界不清楚;染色更强;神经元出现肿胀;细胞质有轻微染色和松散。海马CA1区域含有高密度的神经元,而CA3区域具有松散排列的神经元。CA1和齿状回含有少量神经元,细胞体积不规则,细胞核和细胞质之间的边界不清晰,染色加深,以及少量肿胀的神经元,细胞质松散。EEAP-l组CA3区神经元较少且排列松散,CA1和齿状回神经元较少萎缩,细胞体积小,细胞不规则,细胞质和核边界不清晰,染色较深。EEAP-M组海马锥体细胞无明显异常,形状规则,密集,组织良好。它们还具有大的球形细胞核,少量染色质和可见的核仁。CA3区域的神经元杂乱无章,所有区域中存在的神经元数量有限。细胞体积减少,导致细胞形状不规则。细胞核和细胞质不明显,染色强度高(图7a)。
图7.EEAP对海马CA1组织病理学和结肠组织形态的影响。(a)海马CA1区域的H&E染色(200×)。(b)肠道组织的H&E染色(200×)。(c)神经细胞的电子显微照片。EEAP改善小鼠的氧化应激。(d)SOD活性。(e)CAT活性。(f)GSH-P活性。(h)MDA活性*p < 0.05,**p < 0.01。
EEAP对pd-mci小鼠肠道组织病理学变化的影响
对照组的肠道形态和结构表现正常。在模型组中,观察到一些粘膜上皮细胞有轻微的变性和肿胀,偶尔与固有层分离。此外,子宫肌层下方的肠绒毛细胞和淋巴细胞聚集数量减少。在D/l组中,固有层内的局部肠腺表现出松散排列和细胞变性,偶尔导致腺体结构消失和淋巴细胞聚集。EEAP 100、EEAP 200和EEAP 400组的肠道形态和结构保持正常,任何层均未发现明显异常。
EEAP对pd-mci小鼠海马神经元超微结构的影响
空白组海马神经元核呈椭圆形,膜透明,染色质明显,核仁清晰,细胞质密度和细胞器均匀,分布丰富。在模型小鼠中,神经元核的形状不同;异染色质和核仁边缘团聚,异染色质丰富。D/l组神经元核呈圆形,核膜清晰完整,染色质致密,少数神经元核形状不同。在EEAP 100组中,神经元核高度不规则。EEAP 200组神经元核圆形,核膜完整,染色质细腻,核仁明显。在EEAP 400组中,神经元核不规则,核膜完整,染色质透明,核仁明显(图7c)。
EEAP调节PD-MCI小鼠海马神经元的氧化应激
测定SOD、CAT和GSH-P等几种抗氧化酶的体内活性,以及氧化标志物MDA和相关氧化产物的浓度。与对照小鼠相比,模型组的SOD、CAT和GSH-P活性水平显着降低,MDA浓度明显升高。与模型小鼠相比,EEAP组表现出更高的GSH-P,CAT和SOD活性和较低的MDA水平(图7d-g)。
EEAP对pd-mci小鼠海马aβ、APP、P-Tau、bax和bcl-2水平的影响
在模型小鼠中,蛋白质表达高于空白组,如代表APP和Aβ的更强条带所示。在用EEAP处理的动物中,条带比模型组弱,表明蛋白质表达降低。参考蛋白为β-肌动蛋白;海马体中的 Bcl-2 和 Bax 产生单条带。模型组Bcl-2的表达水平低于空白组;EEAP处理组的Bcl-2蛋白条带比模型组更强,表明Bcl-2蛋白表达增加。模型组Bax表达高于空白组。与处理模型组相比,不同剂量的除虫菊根提取物组代表Bax的条带更窄且强度更低,表明蛋白质表达降低。不同处理对α-突触核蛋白表达的影响表明,EEAP处理组和模型组之间存在显著差异(图8a–g)。
图8.EEAP 对蛋白质印迹估计的 Aβ、APP、p-Tau、Bax、Bcl-2、α-突触核蛋白水平的影响。*p < 0.05,**p < 0.01。
EEAP对pd-mci小鼠粪便代谢特征的影响
图9a说明了前20种代谢物,包括亚油酰乙醇酰胺和硬脂酰胺。不同的颜色代表不同的代谢物,而直方图中的颜色堆叠突出了各组相对丰度的变化。组间代谢物的相对丰度存在显着差异。例如,与对照组相比,模型组代谢物水平的变化表明疾病状态可能会影响代谢物谱。此外,与模型组相比,EEAP 治疗组表现出代谢物水平的改变,表明 EEAP 具有潜在的调节作用。值得注意的是,与对照组相比,模型组的类固醇和脂质显示出显着变化,这可能是由于疾病引起的改变。EEAP治疗组也表现出不同的代谢物模式(图9b)。热图分析显示EEAP处理组和模型组之间存在明显差异,表明EEAP将多种代谢物调节到正常或有利水平(图9c)。PLS-DA评分图说明了来自不同组的样本在主成分空间中的分布。不同组之间的明确分离(图10a,b)。EEAP 治疗组(400 mg/kg 和 100 mg/kg)也显示出不同的分布,这意味着对新陈代谢的剂量依赖性影响。排列检验结果表明,PLS-DA模型在区分组方面达到了60%的准确率,p值为0.02,证实了统计学意义和模型可靠性(图10c)。OPLS-DA进一步强调了群体分离,Q2值为0.542,p值<0.01,突出了模型的预测能力和统计学意义(图10d,e,表3)。为了直观地证明代谢物的差异,生成了前 25 种差异代谢物的箱线图。例如,十八烷酸在模型组和对照组之间显示出显着的中位数变化。与对照组和模型组相比,1-棕榈酰-Sn-甘油-3-磷酸胆碱在EEAP处理组中表现出不同的盒子位置和范围。各组的棕榈酸水平一直很高,这表明其在代谢过程中的重要性。各组之间的 l-色氨酸水平差异显着,表明可能参与特定的代谢途径。3-甲基-2-氧乙烯酸表现出很高的变异性,可能是由于个体差异或实验因素造成的。尿苷的分散度较低,表明样品之间的含量一致。与对照组相比,EEAP 400和EEAP 100剂量组中某些物质的中位数和四分位数范围表现出变化,表明不同剂量的EEAP处理对物质浓度有显着影响(图11)。
图9.不同治疗组代谢物水平的变化。(a) 在不同治疗队列中确定的 20 种最普遍的代谢物。(b) 这些代谢物的生物学功能。(c)通过对来自不同治疗组的小鼠进行方差分析测试确定的前30种代谢物的聚类分析生成的热图。
图10.PCA 和 OPLS-DA 分析结果。(a)主成分分析(PCA)的分数图,显示不同组在二维空间中的分布;(b) PCA 评分图的三维显示,以便更直观地观察组间差异;(c)排列检验统计结果,显示观察到的准确度和p值;(d)正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)评分图,用于进一步区分不同群体;(e)OPLS-DA模型的排列检验结果,显示了Q2值和p值。
图11.代表不同组间前25种差异代谢物的单变量箱线图。使用单因素方差分析和t检验计算结果以计算显着差异。统计显着性定义为p < 0.05。
随机森林分析确定了 15 种具有高“平均降低准确度”的代谢物。EEAP 100 mg/kg 组的 d-谷氨酰胺和酒石酸氢肾上腺素的表达水平高于 400 mg/kg 组,表明剂量依赖性效应。氢可酮在 400 mg/kg 组中表达较高,表明在较高剂量下活性更高。与对照组相比,400 mg/kg 组的 3-[3-(4-甲氧基苯基)-1-甲基丙基] 吲哚哚-2-酮表达增加。相反,400 mg/kg 组的 8(S)、15(S)-DiHETE 和肌酸水平较低。半叶素在模型组中不存在,但在 EEAP 处理组中存在,突出了模型环境的独特影响。13-Hpotre(R)在模型组中高表达,但在400 mg/kg组中不存在,反映了明显的环境影响。多奈哌齐/左旋多巴治疗抑制了几种代谢物,包括12-Epileukotriene B4和8(S),15(S)-DiHETE,并对半叶莲的表达产生负面影响(图12a)。使用ROC曲线评估支持向量机(SVM)分类模型(图12b)。接近1的AUC值表示预测性能优越,组间代谢物差异显著。代谢途径分析显示苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸代谢、精氨酸生物合成和其他途径显着富集。这些途径表现出高元素浓度,可能在生理或病理过程中发挥关键作用。色氨酸代谢和卟啉代谢表现出较低的富集,表明不太突出,但不排除它们的潜在重要性。核苷酸代谢和苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成等途径的p值较小,表明具有很强的统计学意义。相比之下,鞘脂代谢和硫胺素代谢的p值较大,统计学意义较低(图12c)。ORA 富集分析突出了重要的代谢途径,例如苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成(图 12d)。图 13 分析了苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸代谢途径中的关键代谢物。D-赤藓糖-4-磷酸是戊糖磷酸途径的中间体,支持芳香族氨基酸的合成。吲哚在 400 mg/kg 组中标记为红色,参与色氨酸代谢,表明对色氨酸分支具有高剂量作用。苯丙氨酸是一种关键产品,可能会受到大剂量治疗的影响。喹酸盐,在 100 mg/kg 组中标记为蓝色,是莽草酸途径中的中间体,表明低剂量对芳香族氨基酸合成有影响。酪氨酸是另一种重要产品,可能会受到低剂量治疗的影响,可能改变其合成或代谢。
图12.关键代谢物和途径分析结果。(a)重要代谢物准确度平均下降(左)及其表达水平热图(右)的图。左图中的每个点代表一种代谢物,右侧的热图显示代谢物的相对表达水平,红色表示高水平,绿色表示低水平。(b)对投影(VIP)值中不同变量重要性的受试者工作特征(ROC)曲线分析,显示敏感性与1-特异性(假阳性率)之间的关系。(c) 对前50条途径的充实概述。条形长度代表通路的折叠富集,颜色代表 p 值,颜色越红表示 p 值越低。(d)通路分析的影响图,显示通路的影响与其log10(p)值之间的关系,点代表不同的通路。
图13.苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成的代谢途径图。该图说明了参与这些氨基酸生物合成的复杂生化反应网络。使用不同的颜色来标记对照组、高剂量组和低剂量组的样品,显示不同治疗对该代谢途径可能产生的影响。
EEAP对肠道菌群组成的影响
图14a说明了不同样本组之间唯一和共同的作分类单位(OTU),有助于计算多个样本中共享和唯一的OTU计数。维恩图中中央的蓝色区域,值为342,表示所有组(对照组、模型、EEAP 200、D/l、EEAP 100、EEAP 400)共享的OTU数量。每个花瓣表示其各自组唯一的OTU数量。这些数据提供了OTU水平上成分相似性和交集性的直观比较。如图14b所示,厚壁菌门和拟杆菌门在每个样品组的微生物群落中占主导地位,占序列的比例相对较高。各组之间比例的差异可能对整体微生物群落功能产生重大影响。例如,螺旋体的比例始终较低,没有显着变化,而放线菌门则表现出一些波动。在不同浓度的EEAP处理组中,拟杆菌门的比例随EEAP浓度而波动。值得注意的是,与其他组相比,EEAP 400组表现出明显的拟杆菌门比例。为了评估样本的相似性,可以进行聚类分析来构建树状图(图14c),揭示微生物群之间的异同。密切相关的微生物群通常具有相似的丰度模式,有助于分类和功能预测。较暗的区域突出了更丰富的微生物群,如k_Bacteria;p_Proteobacteria、k_Bacteria;p_Bacteroidetes和k_Bacteria;p_Firmicutes,它们在群落功能和稳定性中起着至关重要的作用。图14d给出了线性判别分析(LDA)效应大小图(LEfSe分析结果),突出了样本组之间显着不同的微生物群。横轴代表 LDA SCORE(log10 量表),其中值越高表示相应微生物组内差异越大。纵轴列出了从纲 (c_) 到属 (g_) 的不同微生物类群,颜色条代表不同的样本组。该图可以识别特定样本组中富集的标志性微生物群,可能作为生物标志物。例如,g_Prevotella 在对照组中具有显着的 LDA 评分,表明其独特的作用。模型组中 c_Epsilonproteobacteria 的高 LDA 评分表明在这种情况下发生显着变化,可能涉及生理或病理过程。g_Clostridium 在 D/l 组中升高的 LDA 评分意味着与 D/l 干预有关。同样,g_Adlercreutzia在EEAP 100组中的高LDA评分表明低EEAP浓度对该属有显着影响。图14e显示了微生物群的进化层次结构的分支图。向外延伸的分支代表进化路径,相似的分支表示密切的进化关系。不同的颜色对应不同的样本组,彩色节点表示相应微生物组的显着差异。集中的红色节点反映了EEAP 400组中富集的微生物类群,提供了对受影响进化分支的见解。对照组和模型组之间节点分布的差异表明,模型构建改变了进化分支的微生物群落组成,有助于研究进化特征和功能变化。
图14.分析不同组的肠道微生物群。(a) 维恩图显示了作分类单元 (OTU) 在对照组、EEAP 400、EEAP 100、EEAP 200、模型组和 D/l 组之间的分布。交集区域表示共享 OTU,非交集区域表示唯一的 OTU。(b)各组门水平微生物群相对丰度的条形图,说明肠道菌群中不同门的比例。(c)门水平微生物群相对丰度热图,颜色代表相对丰度值,显示组间微生物群组成的差异。(d)线性判别分析(LDA)效应大小(LEfSe)分析结果,条形长度代表LDA分数,表明组间存在显著差异丰度的类群。(e)LEfSe分析的枝形图,显示了不同组间微生物群组成的层级关系和显著差异,不同的颜色代表不同的组别。
图15a中的箱线图描绘了不同样本组的Faith PD指数。比较盒子的位置和长度直观地揭示了系统发育多样性的差异。较高的框位置表明更大的 Faith PD 指数值,因此系统发育多样性更高。与其他组相比,EEAP 100 组显示出明显更高的系统发育多样性。图15b给出了基于加权UniFrac距离的非度量多维尺度(NMDS)图,说明了微生物群落的异同。应力值为0.1006表示结果可靠。样本点之间的距离越大,结构差异越大。EEAP 100 组与其他组明显相距甚远,尤其是对照组和模型组,这表明微生物群落结构发生了显着变化。图15c显示了基于加权UniFrac距离的主坐标分析(PCoA)图,直观地展示了微生物群落结构的异同。OTU的监督偏最小二乘判别分析(Supervised PLS-DA)进一步比较了点分布和椭圆位置,揭示了对照组和实验组之间的显着差异。EEAP 200和D/l组之间的部分交集表明相似的OTU组成(图15d)。图15e突出显示了高丰度的优势微生物属,如普雷沃氏菌属、乳酸杆菌属和双歧杆菌属,表明它们在微生物群落相互作用中的重要性。图16a中短链脂肪酸(SCFAs)的分析显示了柱状积累图,显示了各种功能类别的序列百分比。所有组的代谢相关功能通常都很高,表明微生物代谢活跃。乙酸一直是最丰富的短链脂肪酸,表明它在微生物代谢物中起着关键作用(图16b)。图16c所示的热图说明了不同处理组中六种化合物的相对浓度。从绿色到红色的颜色渐变表示化合物水平的增加,可以清楚地直观地比较每种化合物在不同处理中的浓度。在图16D中,分数图通过不同颜色的点显示不同的处理组。这些点沿主成分(PC1 和 PC2)的分布突出了各组之间的相似性和差异性。具体来说,PC1 解释了方差的 46.8%,而 PC2 占 22.5%,共同表明这两个组件解释数据的程度。图17a和图14b分别说明了丙酸和异戊酸的可变重要性预测(VIP)和分布。它们的 VIP 值超过 1 且 -log10(p) 值较高表明组间差异显着。EEAP 治疗组和对照组/模型组之间的标记证实了对丙酸和异戊酸水平的显着影响 (p < 0.001)。图17c显示了不同短链脂肪酸的平均降低准确度,其中异戊酸的降低幅度最大。丙酸和异戊酸的相对水平在各组之间存在差异,反映了EEAP治疗对这些短链脂肪酸的影响,并提供了对EEAP机制和代谢变化的见解(图18)。
图 15.不同组的肠道微生物群分析。(a) 不同组年龄的箱线图,显示了对照组、EEAP 400、EEAP 100、EEAP 200 和模型组之间的年龄分布。(b)基于加权UniFrac距离的非度量多维尺度(NMDS)图,显示不同组间肠道菌群的聚类和差异,应力值表示排序的拟合优度。(c)基于UniFrac的加权NMDS图的另一个视图,进一步可视化了组之间的关系。(d)作分类单元 (OTU) 的监督偏最小二乘判别分析 (PLS-DA),突出了 PLS-DA 组件定义的特征空间中不同组的分离。(e)肠道菌群网络图,节点代表不同门(拟杆菌门、厚壁菌门、放线菌门、疣菌门、变形菌门、特内利库特门)和边缘表示它们之间的相关性,显示肠道菌群中不同门之间的共现或共排关系。
图 16.不同组短链脂肪酸代谢及相关因素分析。(a) 堆叠条形图描绘了不同组肠道微生物群中不同功能类别(环境信息处理、生物系统、人类疾病、细胞过程、遗传信息处理、代谢)的相对丰度,为了解与短链脂肪酸代谢相关的整体微生物功能概况提供了背景。(b)堆叠条形图显示了每组中各种短链脂肪酸的相对丰度,突出了不同短链脂肪酸的分布。(c)不同组间短链脂肪酸相对丰度的热图,颜色强度表示相对丰度水平,便于组间短链脂肪酸丰度的比较。(d)不同组的主成分分析(PCA)评分图,显示了前两个主成分定义的空间中的分布模式,可能反映了对SCFA相关代谢状态的综合影响。
图 17.不同实验组关键短链脂肪酸分析。(a)短链脂肪酸投影(VIP)图中的可变重要性,突出了不同脂肪酸在区分组别中的重要性。虚线可能代表重要 VIP 值的阈值。(b) 对照组、EEAP400组、EEAP100组、多奈哌齐/左旋多巴、EEAP 200 和模型组丙酸和异戊酸水平的箱线图。星号表示组间差异显著(*** p < 0.0001)。(c)各种短链脂肪酸准确度平均下降的图,显示了它们在模型中的相对重要性,右侧的热图图例显示了这些脂肪酸在不同组中的相对水平,红色代表高水平,绿色代表低水平。
图18.除虫菊在MPTP诱导的小鼠中的调控机制示意图。MPTP治疗诱导肠道菌群失调并破坏肠道屏障,导致病原菌增加,产生短链脂肪酸(SCFA)的细菌减少,如螺旋体和放线菌。除虫菊通过调节肠道微生物群、增强短链脂肪酸的产生、减轻炎症以及通过上调巨噬细胞中的抗氧化酶(SOD、CAT、GSH-Px)来减少氧化应激。此外,它还调节涉及丙氨酸、酪氨酸和色氨酸(包括 MAPK、IDO1/IDO2、TPH2、TH)的代谢途径,最终改善大脑内的短期记忆和工作记忆。

总结

这项研究表明,EEAP 对患有 MPTP 诱导的 PD-MCI 的小鼠发挥神经保护作用。这种效果可以通过调节蛋白质表达和氧化应激、改善脑组织完整性和减少神经元细胞凋亡来实现。此外,EEAP 增强了小鼠的学习和记忆。研究结果为未来研究使用 EEAP 治疗 PD-MCI 提供了实证和概念基础。未来的研究应优先研究EEAP调节特定蛋白质表达和减轻氧化应激的机制。这可能需要对与EEAP效应相关的信号通路、受体和分子靶标进行全面分析。