阿克苷神經(jīng)保護機制研究進展

王雙珠 曾 勇 李 燕 賀震旦

一、阿克苷概述

阿克苷(acteoside)屬于苯丙素苷化合物(phenylpropanoid glycosides，PPGs)，阿克苷結(jié)構(gòu)中的配基為苯乙醇基，配糖基為1個葡萄糖和1個鼠李糖基，取代基為肉桂酰基，為天然糖苷化合物。廣泛存在于雙子葉植物中，和綠茶多酚一樣屬于天然多酚類成分。阿克苷結(jié)構(gòu)式見圖1。

圖1 阿克苷結(jié)構(gòu)式

阿克苷自1968年首先從洋丁香分離獲得以來，至今已證實分布于唇形科(labiatae)15屬41種，紫薇科(bignoniaceae)4屬5種，木犀科(oleaceae)7屬12種，列當科(orobanchaceae)5屬10種，玄參科(scrophulariaceae)21屬34種，馬錢科(loganiaceae)2屬7種，馬鞭草科(verbenaceae)12屬31種，車前科(plantaginaceae)2屬7種，爵床科(acanthaceae)2屬3種，木蘭科(magnoliaceae)1屬2種，苦檻藍科(myoporaceae)1屬1種，蓼科(polygonaceae)1屬1種，菊科(compositae)1屬1種，胡麻科(pedaliaceae)1屬1種，桔?？?campanulaceae)1屬1種，胡椒科(piperaceae)1屬1種，苦苣苔科(gesneriaceae)1屬1種，薔薇科(rosaceae)1屬1種，共計79屬160種植物中。近年研究表明阿克苷具有多種生理活性:抗氧化、抗病毒、保肝、抗腫瘤轉(zhuǎn)移、抗炎、降血脂、抗菌、神經(jīng)保護、抗凝血、降血壓、心血管保護和免疫調(diào)節(jié)等［1～16］。由于阿克苷具有多種生理活性，分布廣泛，資源豐富，因此對其藥用價值的研究已成為天然藥物研發(fā)的新熱點。阿克苷是新一類天然活性結(jié)構(gòu)分子類群，隨著藥理研究的不斷深入，必將給阿克苷的臨床應(yīng)用帶來廣闊的前景。

二、阿克苷的神經(jīng)保護作用機制

神經(jīng)細胞是神經(jīng)系統(tǒng)的主體，神經(jīng)元的損傷是諸多神經(jīng)疾病的主要原因，卒中、中毒、外傷、感染、變性都是因為神經(jīng)元受到致病因子的損害導(dǎo)致不可逆的功能喪失。近年研究神經(jīng)元損傷的機制包括氧化損傷、自由基、炎癥、興奮性毒性、鈣離子超載、凋亡及免疫損傷等。神經(jīng)保護治療就是通過藥物等手段阻斷神經(jīng)細胞壞死的不同環(huán)節(jié)，增加神經(jīng)細胞存活能力，促進神經(jīng)功能的恢復(fù)。研究表明阿克苷具有以下生理活性以保護神經(jīng)細胞。

1.抗氧化作用:超氧陰離子(O-2)、羥自由基(OH·)、過氧化氫(H2O2)和單線態(tài)氧(1O2)等屬于機體代謝過程中產(chǎn)生的活性氧族(reactive oxygen species，ROS)，正常情況下自由基的產(chǎn)生和清除處于動態(tài)平衡。自由基構(gòu)成和抗氧化防御機制的失衡是造成氧化損傷的原因之一。大量證據(jù)表明氧化應(yīng)激引起自由基的過度產(chǎn)生會引起神經(jīng)細胞的死亡，過多的自由基，導(dǎo)致細胞和細胞器損傷，特別是對線粒體。線粒體是產(chǎn)生氧自由基的場所也是細胞的能量合成中心，線粒體也是細胞凋亡信號傳導(dǎo)途徑中非常重要的傳導(dǎo)通路。急性大量的ROS抑制電子傳遞鏈酶復(fù)合體Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ活性，使線粒體ATP生成減少，出現(xiàn)能量合成障礙并引發(fā)氨基酸興奮性毒性，還可造成線粒體及細胞內(nèi)蛋白質(zhì)，脂類及核酸的氧化，最終造成線粒體功能的損害。脂質(zhì)過氧化反應(yīng)并產(chǎn)生大量有害代謝產(chǎn)物氣質(zhì)包括毒性最大的丙二醛(MDA)，其造成線粒體膜膜電位減低，通透性增大，Ca2+內(nèi)流增多，細胞色素C釋放，mRNA突變等最終導(dǎo)致細胞凋亡，是衰老及其他神經(jīng)退行性疾病的主要發(fā)病機制之一。多項研究表明阿克苷具有很強的抗氧化活性，在兔肢體固定造成肌肉萎縮模型中及大鼠肌肉運動損傷模型中，研究發(fā)現(xiàn)阿克苷可以減少脂質(zhì)過氧化后MDA的產(chǎn)生，在對牛肺血管內(nèi)皮細胞的氧化損傷模型研究中證實阿克苷具有很強的自由基清除能力［2，17～19］，在β-淀粉樣肽(amyloid β -peptide，Aβ)誘導(dǎo)的 SHSY5Y細胞(人神經(jīng)母細胞瘤細胞)損傷模型、細菌誘導(dǎo)大鼠膠質(zhì)瘤細胞系C6細胞感染產(chǎn)生炎癥反應(yīng)模型及海洛因誘導(dǎo)大鼠大腦氧化損傷等模型研究中發(fā)現(xiàn)，阿克苷具有減少活性氧ROS，增強SOD生物活性等作用［10，20，21］。

2.抑制谷氨酸:谷氨酸是中樞神經(jīng)系統(tǒng)主要的興奮性神經(jīng)遞質(zhì)，具有重要的生理功能。但是谷氨酸受體的過度表達會導(dǎo)致神經(jīng)細胞的功能障礙，甚至是損傷、死亡，這就是谷氨酸的神經(jīng)毒性，其在神經(jīng)系統(tǒng)的許多疾病中起著決定性的作用，特別是阿爾茨海默病(Alzheimer's disease)、帕金森病(Parkinson's disease)、癲癇及腦缺血發(fā)作。谷氨酸引起的神經(jīng)毒性與NOS(一氧化氮合成酶)和活性氧ROS的增加以及伴隨的過量鈣離子的流入有密切關(guān)系，最終發(fā)生脂質(zhì)過氧化。在對細菌誘導(dǎo)大鼠膠質(zhì)瘤細胞系C6細胞感染產(chǎn)生炎癥反應(yīng)模型及經(jīng)LPS(脂多糖)誘導(dǎo)巨噬細胞產(chǎn)生誘生型一氧化氮合成酶(iNOS)的模型的研究表明，阿克苷可以有效抑制鈣離子流入，并且可以通過抑制iNOS以抑制NO的過度產(chǎn)生［20］;阿克苷還具有促進抗氧化防御系統(tǒng)如還原型谷胱甘肽GSH，過氧化物歧化酶SOD等，以減輕免疫應(yīng)激的作用［22，23］。線粒體膜電位的降低是谷氨酸引起的神經(jīng)毒性的另一特征，這提示線粒體膜功能的降低。對經(jīng)1-甲基-4-苯基吡啶(MPP+)誘導(dǎo)的PC12細胞(大鼠腎上腺嗜鉻細胞瘤細胞系)損傷模型及Aβ誘導(dǎo)的SH-SY5Y細胞損傷模型研究表明阿克苷可以增加受損線粒體的膜電位，這可能與其抑制鈣離子的流入和氧化應(yīng)激有關(guān)［10，11，24］。

3.調(diào)節(jié)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路:絲裂酶原活化蛋白激酶(MAPK)是一類重要的細胞信號傳導(dǎo)介質(zhì)，可以將細胞外信號轉(zhuǎn)導(dǎo)至胞內(nèi)，參與細胞內(nèi)若干信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的重要級聯(lián)過程，細胞外刺激通過MAPK的磷酸化級聯(lián)反應(yīng)引起細胞內(nèi)應(yīng)答，從而參與細胞的生長分化，調(diào)節(jié)細胞周期和細胞凋亡等過程。核因子κB(NF-κB)是真核細胞的轉(zhuǎn)錄因子，也是一類重要的細胞信號傳導(dǎo)介質(zhì)，主要參與機體防御反應(yīng)、組織損傷和應(yīng)激、細胞分化和凋亡，以及腫瘤生長抑制過程的信息傳遞。當MAPK及NF-κB被激活后可以誘導(dǎo)iNOS等炎癥介質(zhì)的表達從而放大炎癥反應(yīng)，引起細胞的氧化損傷并最終誘導(dǎo)細胞凋亡。大量研究表明抗氧化物可以抑制核因子κB(nuclear factor kappa B，NF-κB)的活性［25］。Emanuela Mazzon 等［26］研究發(fā)現(xiàn)在二硝基本磺酸鹽誘導(dǎo)下的大腸炎細胞培養(yǎng)模型中，阿克苷減少了該模型中增多的 NF-κB及 iNOS。Emanuela Esposito等研究還發(fā)現(xiàn)阿克苷可以通過抑制NF-κB和MAPK的活性以減少相應(yīng)蛋白質(zhì)的表達［20］。Jeong Yong Lee等研究發(fā)現(xiàn)在巨噬細胞培養(yǎng)中阿克苷可以通過抑制AP1通路減少脂多糖誘生型iNOS的表達，這些也提示了阿克苷的神經(jīng)保護機制可能與其對轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)節(jié)而最終改變基因的表達有關(guān)。

4.抗凋亡作用:細胞凋亡是一種由細胞內(nèi)基因調(diào)控的主動死亡過程，在調(diào)控機體發(fā)育，控制細胞衰老，維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定中起重要作用。當細胞凋亡失調(diào)時可引起多種疾病。其在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育、神經(jīng)退行性病變和興奮性神經(jīng)元損傷中均起重要作用。目前認為細胞凋亡有3條基本通路:線粒體途徑、死亡受體途徑和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑。在這3條凋亡通路中半胱氨酰天冬氨酸特異性蛋白酶(caspase)的級聯(lián)反應(yīng)起重要作用。盡管不同的信號可以激活不同的caspase，但最終都是通過激活caspase-3激活凋亡級聯(lián)反應(yīng)，caspase-3是已知的最重要的凋亡執(zhí)行者。Bcl-2及Bax是細胞凋亡線粒體通路的組成基因，分別具有抑制細胞凋亡及促進細胞凋亡的作用。對阿克苷在阿爾茨海默病細胞模型包括MPP+誘導(dǎo)的PC12細胞凋亡及β-淀粉樣肽誘導(dǎo)的SH-SY5Y細胞凋亡模型研究中，經(jīng)阿克苷處理后不僅MPP+誘導(dǎo)的PC12細胞及SHSY5Y細胞凋亡數(shù)目減少，而且熒光酶標儀顯示caspase-3活性下降，并用Western blot測定了caspase-3的量，證實了其抑制神經(jīng)元凋亡的機制之一在于抑制 caspase-3的活性［10，24］。研究還發(fā)現(xiàn)阿克苷可以通過調(diào)節(jié)Bcl-2，細胞色素C(cytochrome C)等細胞凋亡信號通路以實現(xiàn)對細胞的保護［10］。

三、結(jié) 語

中樞神經(jīng)損傷后的神經(jīng)保護和再生一直是神經(jīng)科學(xué)研究的難點和重點，經(jīng)過大量研究已發(fā)現(xiàn)多種神經(jīng)保護的藥物和方法，但都未能從根本解決這一難題。因此，臨床上迫切需要更多的具有確切神經(jīng)保護作用的藥物。大量研究表明，阿克苷具有多種生物學(xué)效用，而對其神經(jīng)保護作用的研究尤其受到關(guān)注。目前，對阿克苷神經(jīng)保護的研究主要還處于細胞培養(yǎng)階段，其神經(jīng)保護機制尚未完全闡明。雖然在相關(guān)神經(jīng)細胞的損傷模型的研究中證實阿克苷確實具有抗氧化、抑制谷氨酸鹽、抑制細胞凋亡等作用以保護神經(jīng)細胞，但對于其研究還有待進一步完善。如阿克苷是否還通過其他途徑保護神經(jīng)細胞。Jun Zhao在對大鼠免疫性肝損傷模型的研究顯示阿克苷具有調(diào)節(jié)免疫而起到保護肝臟的作用，而免疫調(diào)節(jié)也是現(xiàn)今研究神經(jīng)保護的熱點［16］。阿克苷對神經(jīng)元是否也通過調(diào)節(jié)免疫而起到保護神經(jīng)細胞的作用，這些也是下一步研究的方向。再如，在典型的神經(jīng)損傷動物模型中阿克苷是否具有神經(jīng)保護作用，阿克苷對人類是否具有神經(jīng)保護作用以及神經(jīng)保護作用的細胞靶點及信號傳導(dǎo)通路等也都有待進一步研究。阿克苷來源廣泛，資源豐富且具有多種神經(jīng)保護方面的生理活性，具有廣泛的臨床應(yīng)用前景，期望其在人類神經(jīng)損傷疾病中發(fā)揮積極作用。

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