植物多酚提取物防治阿爾茨海默氏病研究進展

王志鑫，張偉，檀建新

（河北農業(yè)大學食品科技學院，河北省農產品加工工程技術研究中心，河北保定071001）

阿爾茨海默氏?。ˋlzheimer's Disease，AD），是一種進行性的中樞神經系統(tǒng)退行性疾病，占老年性癡呆患者的一半以上，患者表現出認知障礙和記憶損傷等特征。AD 兩個最典型的病理特征為神經細胞內的Tau蛋白過度磷酸化形成神經纖維纏結（neurofibrillary tangles，NFTs）和胞外的β-淀粉樣蛋白（β-amyloid protein，Aβ）聚集形成老年斑（senile plaques，SP）。已有研究證明從植物中提取的多酚類物質具有預防和治療AD 的雙重作用，且具有天然性，無或少毒副作用，易被人們廣泛接受。本文就植物多酚治療AD 的作用機理做一簡要綜述。

1 抗氧化作用

研究發(fā)現，氧化應激與神經系統(tǒng)疾病如AD 密切相關[1]。體內活性氧過多可導致組織細胞的損傷、Aβ聚集，并產生一系列的神經毒性作用，是引起衰老的根本原因。此外，氧化應激還能促進神經細胞骨架蛋白Tau 發(fā)生過度磷酸化和聚集[2]，從而導致AD 的發(fā)生。已有研究證明，多種植物源性的多酚類化合物具有強抗氧化性，對癌癥及心腦血管疾病等表現出很好的防治效果。

1.1 茶多酚

茶多酚（tea polyphenol，TP）是從天然植物茶葉中提純出來的一類以兒茶素類為主的多酚類衍生物的混合體。兒茶素單體主要有四種：表沒食子兒茶素沒食子酸酯（epigallocatechin-3-gallate，EGCG）、表沒食子兒茶素（（-）-epigallocatechin，EGC）、表兒茶素沒食子酸酯（（-）-Epicatechin gallate，ECG）、表兒茶素（Epicatechin，EC）。其中EGCG 的含量最為豐富，活性也最高[3]。

體外研究已證明，EGCG 可抑制氧化應激和神經毒性。Haque 等用綠茶多酚的混合制劑（其中EGCG 含量最高）喂養(yǎng)大鼠，發(fā)現大鼠海馬區(qū)的活性氧簇濃度下降，認知能力有明顯的提高，并認為認知能力的提高與綠茶多酚的抗氧化能力有關[4]。在EGCG 前處理的神經元中，Aβ 誘導的線粒體機能障礙，N-甲基-D-天門冬氨酸導致的Ca2+涌入性損傷和活性氧的產生均被阻止[5]。EGCG 的抗氧化作用機制尚不完全明確，Jomova 等認為兒茶素可以直接清除體內的活性氧（reactive oxygen species，ROS）和活性氮（Reactive nitrogen species，RNS），也可通過激活轉錄因子和抗氧化酶活性來發(fā)揮其抗氧化作用[6]。Lee 等認為EGCG 具有清除自由基的能力，能夠增強機體自身的抗氧化能力，抑制黃嘌呤氧化酶的活性，阻斷對NO 合酶的誘導[7]。

1.2 原花青素

原花青素（proanthocyanidins，PC），是植物中廣泛存在的一大類多酚化合物的總稱，由不同數量的兒茶素或表兒茶素結合而成。目前研究最多的原花青素是GSPE（grape seed proanthocyanidin extract，GSPE）。研究證實，原花青素具有清除體內自由基、減輕脂質過氧化、保護細胞膜和DNA 免受氧化損傷、消炎、抗衰老等多種生物學活性。原花青素的主要作用是保護植物中易氧化的成分，是迄今為止所發(fā)現的最有效的自由基清除劑之一。Bagchi 等研究證明原花青素的抗氧化損傷保護作用優(yōu)于VC和VE等[8]。Maffei 等發(fā)現GSPE 能夠防止細胞膜中VE的損失，是VE的生理再生劑，從而起到增強細胞內抗氧化防御系統(tǒng)的作用[9]。有報道稱，源自于植物的原花青素等多酚類化合物有助于防止記憶力的衰退，可能與它們的抗氧化性、拮抗Aβ 的神經毒性有關[10]。葡萄籽中抗氧化物質的共軛苯環(huán)上均含有酚羥基，可以參與自由基的化學電子轉移過程，從而發(fā)揮抗氧化的作用[11]。

1.3 白藜蘆醇

白藜蘆醇（resveratrol，Res），是一種植物雌激素，俗稱芪三酚，廣泛存在于葡萄、虎杖、藜蘆等植物中。多篇文獻已證實Res 具有抗腫瘤、抗氧化、抗炎、抗輻射，免疫調節(jié)等多種生物學活性[12-14]，被認為是葡萄酒中發(fā)揮心血管保護作用的主要功能因子。

白藜蘆醇在各種體內外實驗中都顯示出廣泛的抗氧化作用，能夠清除氧自由基，減輕氧化應激產生的損傷。Hung 等研究證實，白藜蘆醇能夠清除自由基，尤其是羥自由基，可通過抑制二硫化谷胱甘肽的形成，使谷胱甘肽處于還原狀態(tài)，從而抑制羥自由基的形成，使DNA 免受損傷，并且其抗氧化作用比VC和VE強[15]。Jefremov 等對白藜蘆醇、姜黃素、染料木黃酮三種天然的多酚類化合物的抗氧化機制進行了研究，發(fā)現三種多酚均可通過增加低密度脂蛋白（LDL）氧化滯后的時間，保護高光胺氨酸（Hcy）G 蛋白的信號通路而發(fā)揮抗氧化作用，其中以白藜蘆醇的作用最為顯著[16]。在原代培養(yǎng)的皮質神經元和星形膠質細胞中，Res 可通過抑制泛素化的蛋白酶解途徑顯著增強組織特異性抗氧化酶—血紅素氧化酶-1（heme oxygenase-1，HO-1）的表達量[17]。

1.4 姜黃素

姜黃素（Curcumin），來自于姜科植物姜黃的根莖，是常用的中藥材和天然染料。流行病學研究發(fā)現，全世界老年癡呆癥發(fā)病率最低的國家是印度[18]，這可能源于印度人喜愛吃咖喱食物，而咖喱的主要有效成分是姜黃素。大量研究證明，姜黃素具有抗氧化、抗炎、清除自由基、抗病毒，抗腫瘤等多種生物學活性，對糖尿病、變態(tài)反應和其他慢性疾病等具有多方面的藥理作用，同時也具有防治AD 的作用。

Okada 等研究發(fā)現，姜黃素能夠增加血液及組織中各種抗氧化酶如過氧化氫酶、谷胱甘肽還原酶、谷胱甘肽過氧化物酶等的活性，減少過氧化物酶體等的產生，有效清除各種自由基，從而減輕氧化應激反應[19]。姜黃素的抗氧化機制主要包括清除各種氧自由基和抗脂質過氧化作用。Baum 等發(fā)現，姜黃素能夠與體內具有氧化還原活性的的金屬離子如鐵或銅結合，清除氧自由基，阻止二價金屬啟動的氧化損傷。姜黃素強大的抗氧化作用及其對AD 的有效防治已成為不爭的事實，但其具體的作用機制仍需要進一步的研究[20]。

2 抑制Aβ 作用

關于AD 的發(fā)病機制有多種假說，其中以Aβ 級聯(lián)假說和tau 蛋白過度磷酸化假說最受關注。Aβ 級聯(lián)假說[21]認為：Aβ 過度產生或者無法有效降解將導致Aβ 在腦內沉積，Aβ 沉積在AD 各種病理形成過程中發(fā)揮著重要的作用，是多種導致AD 發(fā)生發(fā)展的因素的共同通路，因此成為AD 發(fā)生的中心環(huán)節(jié)。

有文獻證實，茶多酚能夠減輕體外培養(yǎng)的海馬神經元中Aβ 誘導的神經毒性作用[12]。Levites 等研究發(fā)現，EGCG 能夠通過活化依賴蛋白激酶C（Protein kinase C，PKC）的α-分泌酶來增加sAPPα，而sAPPα的分泌增多有可能會抑制Aβ 的形成[22]。此外，EGCG激活PKC 還可以保護神經母細胞瘤SH-SY5Y 細胞和PC12 細胞免受β 淀粉樣蛋白誘導的細胞死亡[22-23]。

葡萄籽中所富含的原花青素等多酚類化合物能夠阻止體外Aβ 的形成和Tau 蛋白聚集纖維化，具有延緩認知能力和衰退的潛能[24]。但目前對于原花青素影響Aβ 形成和Tau 蛋白磷酸化的機制研究還很少，原花青素等多酚類化合物延緩老年人認知能力衰退的生物活性與其對Aβ 形成和Tau 蛋白磷酸化的影響是否有關尚無定論[25]。

白藜蘆醇可以通過激活蛋白激酶C 的磷酸化來對抗Aβ 的神經毒性，也可作用于分泌甲狀腺激素結合蛋白的大腦脈絡叢，而這種蛋白能夠有效的阻止Aβ 的聚集[26]。Marambaud 等研究發(fā)現，白藜蘆醇對β-分泌酶和γ-分泌酶均沒有作用，因此它并不能抑制Aβ 的產生，但是能夠降解細胞內Aβ 的含量，機制是通過沉默蛋白酶體亞單位5β 的小干擾RNA 和選擇性的蛋白酶體抑制劑而發(fā)揮作用[27]。Jang 等的研究認為白藜蘆醇之所以能夠有效的抑制Aβ 的神經毒性，主要原因在于其具有強大的抗氧化能力[28]。

姜黃素在預防和治療AD 方面發(fā)揮著重要的作用，最主要的原因在于它是Aβ 的強抑制劑，能夠明顯抑制Aβ 的產生和沉積[29]，從而減輕神經毒性。Yang 等通過動物體內實驗證實，低濃度的姜黃素就可以明顯抑制Aβ 原纖維和低聚體的形成[30]。Zhang 等通過體外實驗發(fā)現姜黃素可以增強巨噬細胞吸收已經形成Aβ 的能力，從而避免了Aβ 在腦內的過量沉積[31]。姜黃素治療AD 的最重要因素是其對Aβ 形成和聚集的抑制作用，但其具體的作用機制還需要進一步的研究闡明。

3 抗膽堿酯酶作用

中樞膽堿能神經系統(tǒng)是構成學習和記憶的主要通道，在學習和記憶中起著至關重要的作用。有研究發(fā)現，90%的AD 患者腦內缺乏乙酰膽堿。臨床研究發(fā)現，在老年癡呆癥發(fā)病的早期，膽堿功能缺乏的癥狀比其他任何癥狀都早，因此，膽堿能神經元的退化被認為是造成AD 的重要病理因素之一，AD 患者的嚴重程度與膽堿能系統(tǒng)的活性緊密相關。

茶多酚對乙酰膽堿酯酶的活性具有強烈的抑制作用。OKello 等研究發(fā)現，綠茶和紅茶的提取物可有效的抑制乙酰膽堿酯酶（AchE）的活性，且呈劑量依賴關系，其中綠茶的作用比紅茶更強大[32]。用2%的茶多酚喂養(yǎng)小鼠7 周，即可明顯改善小鼠的認知功能，減弱小鼠記憶力下降的程度，并對膽堿酯酶的活力抑制了71%，且二者呈劑量依賴關系[33]。

白藜蘆醇能夠顯著減少腦中丙二醛（malondialdehyde，MDA）的含量及亞硝酸鹽水平，恢復AchE 和還原型谷胱甘肽的活性，從而改善認知功能，減弱氧化應激反應[34]。在多巴胺能神經元中，白藜蘆醇能夠減弱1-甲基-4-苯基-吡啶離子（1-methyl-4-phenylpyridinium，MPP+）的細胞毒性，抑制疊氮化鈉，從而發(fā)揮神經保護作用，并呈濃度依賴關系。

姜黃素除具有抗氧化、抗炎、清除自由基等生物活性外，也具有抑制膽堿酯酶活性的作用。其機制可能是通過抑制腦組織中AchE 的活性，抑制突觸處AchE 的降解，使腦組織中乙酰膽堿的合成酶表達量增加，膽堿能神經元中乙酰膽堿合成增多，從而使得受損后功能下降的膽堿能神經元得以改善，使有效的膽堿能效應得以維持，顯著提高老年癡呆患者的認知功能。

4 其他

4.1 抗炎癥作用

在AD 患者的腦內存在大量的炎癥反應，AD 患者腦內的神經元損傷與神經細胞，包括小膠質細胞和星形細胞內過度的炎癥反應存在密切關系。流行病學調查發(fā)現，非甾體類抗炎藥可有效預防AD 的發(fā)生或延緩AD 患者腦組織被破壞的進程，并且隨著藥物使用年限的增加，AD 的患病率降低[35]。植物多酚與此類藥物相比，具有無毒副作用的特點，因此在預防和治療AD 方面具有極大的優(yōu)勢。研究發(fā)現，姜黃素能夠通過抑制炎癥因子如核轉錄因子（nuclear factor-kappa B，NF-κB）、環(huán)氧化酶2（cyclooxygenase，COX-2）等的表達，清除體內的活性氧及各種炎癥因子，從而抑制Aβ的產生和聚集，保護神經元免受損傷[36]。

4.2 抑制Tau 蛋白磷酸化

AD 的另一病理特征為Tau 蛋白高度磷酸化形成NFT。在正常人腦內，蛋白激酶的磷酸化和蛋白磷酸酶的脫磷酸化作用處于動態(tài)平衡中，Tau 蛋白不能被磷酸化；當處于AD 病理條件下時，這種平衡在蛋白激酶激活劑或者磷酸酶抑制劑的作用下被打破，Tau 蛋白被高度磷酸化，失去結合微管的能力，并聚積形成NFT，且與患者的癡呆程度呈正相關[37]。已有研究證明，茶多酚能夠減輕Tau 蛋白的磷酸化，但能否使Tau 蛋白發(fā)生去磷酸化作用還需進一步的探究。

4.3 神經保護作用

在AD 患者的腦內均存在不同程度的神經損傷，因此，保護神經免受損傷也是治療AD 的一個重要方面。體外實驗證明，姜黃素對H2O2和MPP+造成的神經細胞損傷都具有明顯的保護作用，這可能與其能夠降低誘導型一氧化氮合酶的產生有關[38]。

4.4 類雌激素作用

研究發(fā)現，雌激素替代療法可以顯著降低老年癡呆病的發(fā)病率[39]，但同時也可能會誘導一些腫瘤的發(fā)生。白藜蘆醇作為一種植物雌激素，既具有雌激素的保護作用，同時又可以避免藥物的不良反應。

5 結論

隨著社會的進步，人口老齡化的速度日益加快，AD 已經成為威脅人類晚年健康的一大隱患，對其進行防治已迫在眉睫。盡管人們在植物多酚如何預防和治療AD 方面取得了很大進展，但其作用的機理仍需進一步研究，以期為保健品及藥物的開發(fā)提供可靠的理論參考。

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