中藥治療肌萎縮側(cè)索硬化癥的研究進(jìn)展

劉永新　管英俊　陳燕春　接琳琳

(濰坊醫(yī)學(xué)院組織學(xué)與胚胎學(xué)教研室，山東　濰坊　261053)

?

中藥治療肌萎縮側(cè)索硬化癥的研究進(jìn)展

劉永新管英俊陳燕春接琳琳

(濰坊醫(yī)學(xué)院組織學(xué)與胚胎學(xué)教研室，山東濰坊261053)

中藥；ALS

肌萎縮側(cè)索硬化癥(ALS)是一種以神經(jīng)元進(jìn)行性變性和死亡為主要特征的神經(jīng)退行性疾病〔1〕。臨床癥狀包括上/下運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元退行性障礙和肌肉纖維組織失神經(jīng)支配，導(dǎo)致神經(jīng)元死亡，進(jìn)行性肌麻痹，肌肉萎縮，隨意肌無力，最終因呼吸衰竭而死亡〔2～4〕。中草藥能抗氧化應(yīng)激、興奮性氨基酸毒性、神經(jīng)炎癥和鈣的細(xì)胞毒性，在治療ALS方面具有較大的潛力。本文綜述了近年來中藥治療ALS的研究進(jìn)展。

1　氧化應(yīng)激

研究發(fā)現(xiàn)，家族性ALS患者銅/鋅超氧化歧化酶(SOD1)基因發(fā)生了突變，過量的活性氧(ROS)最終可導(dǎo)致神經(jīng)元死亡〔5〕。羥基積雪草苷(madecassoside)為積雪草提取物，可以保護(hù)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元，降低丙二醛(MDA)含量，同時(shí)谷胱甘肽(GSH)水平和腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BNDF)蛋白表達(dá)顯著升高，增強(qiáng)抗氧化性〔6,7〕。從中草藥川芎提取的川芎內(nèi)酯Ⅰ，可明顯誘導(dǎo)ERK1/2磷酸化，有助于氧化應(yīng)激和神經(jīng)毒性損傷下Nrf2的活化，Nrf2是內(nèi)源性調(diào)節(jié)神經(jīng)元抗氧化應(yīng)激的重要防御反應(yīng)，表明川芎內(nèi)酯具有抗氧化應(yīng)激能力〔8,9〕。大蒜素(DATS)是大蒜油主要成分，已被證明為Ⅱ期酶誘導(dǎo)物，可以改善氧化應(yīng)激，保留抗氧化酶活性并具有保護(hù)ALS神經(jīng)元的作用〔10〕。當(dāng)給予臨床發(fā)作階段的SOD1-G93A小鼠口服DATS治療時(shí)，可以誘導(dǎo)HO-1在ALS轉(zhuǎn)基因小鼠腰椎脊髓的表達(dá)，而HO-1的活性直接影響到氧化損傷的能力，結(jié)果顯示口服DATS可顯著延長小鼠壽命〔11〕。Wang等〔12〕研究指出，蓽茇生物堿(Piper longum alkaloids)具有抗感染和抗氧化的作用，檢測生物堿預(yù)處理組大鼠，ROS生成明顯減少，從而起到神經(jīng)保護(hù)作用。胡黃連苷-Ⅱ(Picroside Ⅱ)，是從中藥胡黃連中提取的活性成分，體內(nèi)實(shí)驗(yàn)可以顯著提高小鼠腦中SOD1的活性；而胡黃連苷-Ⅱ預(yù)處理PC12細(xì)胞發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞存活能力提高，谷氨酸誘導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)ROS水平降低〔13〕。由此可知，胡黃連苷-Ⅱ在防止氧化應(yīng)激造成神經(jīng)損傷有治療潛力〔13〕。過多ROS可引起ALS發(fā)病和發(fā)展，目前認(rèn)為治療ALS最有可能的機(jī)制是清除ROS，增強(qiáng)抗氧化酶活性的能力。

2　興奮性氨基酸毒性

作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)中興奮性神經(jīng)遞質(zhì)，谷氨酸介導(dǎo)了突觸傳遞。神經(jīng)元的生長、成熟和突觸可塑性也需要谷氨酸〔14〕。而谷氨酸過量釋放會(huì)觸發(fā)神經(jīng)元的死亡，運(yùn)轉(zhuǎn)錯(cuò)誤可促使谷氨酸在突觸間隙或細(xì)胞外液的積累，最終導(dǎo)致神經(jīng)毒性。天南星科植物石菖蒲的提取物β-細(xì)辛醚是誘導(dǎo)復(fù)蘇的基礎(chǔ)物質(zhì)。β-細(xì)辛醚通封閉N-甲基-D-天門冬氨酸(NMDA)受體功能，抑制NMDA或谷氨酸鹽誘導(dǎo)興奮性毒性，發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用〔15〕。Hemendinger等〔16〕發(fā)現(xiàn)，石杉?jí)A甲(Huperzine A)能保護(hù)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)細(xì)胞系(即NSC34細(xì)胞系)，具有對(duì)抗毒素誘導(dǎo)細(xì)胞死亡的能力。通過添加過氧化氫(H2O2)、羰基氰化物間氯苯腙或者L-(-)-蘇-3-羥基天冬氨酸誘導(dǎo)神經(jīng)元死亡，發(fā)現(xiàn)石杉?jí)A甲可以保護(hù)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元，并且可以作為治療ALS患者的一種輔助療法〔16〕。據(jù)報(bào)道，梓醇(Catalpol)作為地黃提取物對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)疾病具有神經(jīng)保護(hù)作用，認(rèn)為與谷氨酸興奮毒性作用有關(guān)〔17，18〕。Zhang等〔18〕實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，梓醇能降低GSH水平，降低SOD水平，降低GSH過氧化物酶的活性，從而起到保護(hù)作用。大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隱丹參酮能夠抗谷氨酸誘導(dǎo)細(xì)胞毒性，保護(hù)神經(jīng)元，對(duì)于控制ALS疾病發(fā)病有潛在的應(yīng)用價(jià)值。PI3K/Akt信號(hào)途徑在抗谷氨酸誘導(dǎo)毒性的細(xì)胞存活中起至關(guān)重要的作用〔19〕。隱丹參酮介導(dǎo)的神經(jīng)保護(hù)的機(jī)制，是通過激活PI3K/Akt信號(hào)通路以及阻止抗凋亡相關(guān)蛋白家族中Bcl-2的下調(diào)，從而發(fā)揮抗谷氨酸誘導(dǎo)的毒性。另外，Mahesh還發(fā)現(xiàn)隱丹參酮能夠抑制鈉硝普鈉(SNP)引起的神經(jīng)細(xì)胞凋亡，起到神經(jīng)保護(hù)作用〔20〕。此外，還有許多中藥可以抑制氨基酸毒性，從而保護(hù)神經(jīng)元，如刺五加提取物，能增加血紅素加氧酶(HO)-1的表達(dá)，從而減少LPS誘導(dǎo)的NO/ROS的產(chǎn)生，而HO-1的表達(dá)可以保護(hù)細(xì)胞抑制谷氨酸誘導(dǎo)的神經(jīng)元死亡〔21〕。Li等〔22〕還提出姜黃素通過下調(diào)腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)，抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)基因TXNIP/NLRP3炎性體的激活，從而減弱谷氨酸誘導(dǎo)的神經(jīng)毒性，保護(hù)神經(jīng)細(xì)胞。對(duì)于中藥抑制谷氨酸毒性研究，可以為谷氨酸毒性引起的ALS治療提供一個(gè)新的思路。

3　神經(jīng)炎癥

ALS的發(fā)生與中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎癥反應(yīng)有著重要的關(guān)系。研究表明，ALS與小膠質(zhì)細(xì)胞有關(guān)，抑制小膠質(zhì)細(xì)胞的活化和抑制炎癥能夠減輕ALS的發(fā)生發(fā)展〔23〕。小膠質(zhì)細(xì)胞在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中有雙重作用：一方面，生理情況下它是中樞神經(jīng)系統(tǒng)最主要免疫防線；另一方面，病理下激活的小膠質(zhì)細(xì)胞能分泌促炎介質(zhì)的表達(dá)，誘導(dǎo)促炎細(xì)胞因子，如腫瘤壞死因子(TNF)，一氧化氮合酶(NOS)或白細(xì)胞介素(IL)等有神經(jīng)毒性的物質(zhì)，參與ALS的發(fā)病。報(bào)道發(fā)現(xiàn)，雷公藤的提取物雷公藤紅素可抑制自身免疫，具有抗炎效果〔24〕。將雷公藤紅素用于治療G93A轉(zhuǎn)基因鼠，結(jié)果顯示G93A小鼠脊髓腰段TNF-α和iNOS表達(dá)下降，CD40免疫反應(yīng)性和膠質(zhì)纖維酸性蛋白受抑制，表明雷公藤紅素可以延遲疾病發(fā)作，明顯改善運(yùn)動(dòng)功能〔25〕。Jung等〔26〕研究發(fā)現(xiàn)，雷公藤紅素還可通過抑制脂多糖活化的有絲分裂原活化蛋白酶、ERK1/2和核因子kB的磷酸化，誘導(dǎo)衰減NO和促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生。與雷公藤類似的藤類藥物-鉤藤，其有效提取物異鉤藤堿也有類似抗炎作用。Xian等〔27〕研究表明,給予大鼠異鉤藤堿治療，通過下調(diào)的Bcl-2/Bax蛋白和mRNA比值水平，減弱β淀粉樣蛋白(Aβ)25～35誘導(dǎo)的神經(jīng)元細(xì)胞凋亡。同時(shí)，異鉤藤堿能抑制GSK-3β的活性，活化PI3K/Akt的信號(hào)傳導(dǎo)途徑，從而起到神經(jīng)保護(hù)的作用〔28〕。此外，Zhou等〔28〕還發(fā)現(xiàn)，異鉤藤堿通過調(diào)節(jié)鈣離子通道，減弱Aβ25～35誘導(dǎo)的神經(jīng)毒性，保護(hù)神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。由此可見，異鉤藤堿可作為潛在的治療ALS的神經(jīng)保護(hù)藥物。蜂毒素作為中國傳統(tǒng)醫(yī)藥，已經(jīng)被證明有抗炎的作用。用蜂毒肽注射ALS轉(zhuǎn)基因小鼠，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在脊髓和腦干中小膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量減少,磷酸化P38表達(dá)降低，運(yùn)動(dòng)功能明顯改善，神經(jīng)元死亡減少，因而認(rèn)為蜂毒肽可以抑制神經(jīng)炎癥，可作為抗炎藥物用于治療ALS〔29〕。羥基積雪草甙不僅具有抗氧化功能，還能通過PI3K信號(hào)通路，防止Aβ誘導(dǎo)的自噬和炎癥反應(yīng)，從而保護(hù)神經(jīng)元〔6〕。

4　鈣的細(xì)胞毒性

當(dāng)電壓-門控鈣通道打開，鈣離子內(nèi)流導(dǎo)致興奮性氨基酸-谷氨酸大量釋放，大量鈣離子通過NMDA/AMPA受體、代謝性谷氨酸受體和電壓依賴性鈣通道大量進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，激活蛋白酶、脂酶、各種激酶、核酸酶和NOS，自由基的形成和NO合成加劇了神經(jīng)元的損害。由于激活細(xì)胞凋亡基因?qū)е录?xì)胞程序性死亡。因此，目前認(rèn)為神經(jīng)保護(hù)藥物主要通過阻止鈣內(nèi)流，調(diào)節(jié)興奮性氨基酸的興奮毒性，調(diào)節(jié)微血管炎癥反應(yīng)等途徑發(fā)揮作用。Mao等〔30〕實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，用芍藥苷預(yù)處理的PC12細(xì)胞可以扭轉(zhuǎn)由興奮性谷氨酸引起的細(xì)胞內(nèi)鈣水平上升和降低細(xì)胞凋亡比率，從而對(duì)細(xì)胞起到保護(hù)作用。研究發(fā)現(xiàn)，中藥川芎的另一種提取物川芎嗪，可通過降低細(xì)胞內(nèi)鈣水平，抑制神經(jīng)細(xì)胞谷氨酸的釋放，從而保護(hù)神經(jīng)細(xì)胞〔31〕。為了證實(shí)川芎嗪的保護(hù)作用，Callewaere等〔32〕先用基質(zhì)細(xì)胞衍生因子(SDF)-1刺激神經(jīng)細(xì)胞，SDF-1能增加細(xì)胞內(nèi)鈣離子水平調(diào)節(jié)電子流，然后分別給予川芎嗪處理，發(fā)現(xiàn)施加川芎嗪組SDF-1誘導(dǎo)鈣離子水平明顯降低，表明川芎嗪可降低鈣離子水平，保護(hù)神經(jīng)細(xì)胞，可作為抵抗鈣細(xì)胞毒性的神經(jīng)保護(hù)藥物〔33〕。

5　結(jié)語與展望

由于ALS發(fā)病機(jī)理尚不清楚，其治療只是對(duì)癥治療，目前仍然沒有完全有效的治愈方法。近年來，越來越多的研究人員開始關(guān)注中藥治療ALS，開始尋找新的活性提取物用于ALS的治療，為ALS的治療帶來了希望。目前，關(guān)于中草藥治療ALS的報(bào)道還很少見。因此，需要更加深入研究中草藥對(duì)ALS的治療作用，確定其主要成分在ALS中的作用機(jī)制，為ALS藥物治療提供了更廣闊的應(yīng)用前景。

1Fontanilla CV,Gu H,Liu Q,etal.Adipose-derived stem cell conditioned media extends survival time of a mouse model of amyotrophic lateral sclerosis〔J〕.Sci Rep,2015;5:16953.

2Staats KA,van Helleputte L,Jones AR,etal.Genetic ablation of phospholipase C delta 1 increases survival inSOD1(G93A)mice〔J〕.Neurobiol Dis,2013;60:11-7.

3Shinde S,Arora N,Bhadra U.A complex network of MicroRNAs expressed in brain and genes associated with amyotrophic lateral sclerosis〔J〕.Int J Genomics,2013;2013:383024.

4Al-Chalabi A,Hardiman O.The epidemiology of ALS:a conspiracy of genes,environment and time〔J〕.Nat Rev Neurol,2013;9(11):617-28.

5Boillée S,Yamanaka K,Lobsiger CS,etal.Onset and progression in inherited ALS determined by motor neurons and microglia〔J〕.Science,2006;312(5778):1389-92.

6Du B,Zhang Z,Li N.Madecassoside prevents Aβ(25-35)-induced inflammatory responses and autophagy in neuronal cells through the class III PI3K/Beclin-1/Bcl-2 pathway〔J〕.Int Immunopharmacol,2014;20(1):221-8.

7Xu CL,Qu R,Zhang J,etal.Neuroprotective effects of madecassoside in early stage of Parkinson's disease induced by MPTP in rats〔J〕.Fitoterapia,2013;90(1):112-8.

8Zhao Z,Chen Y,Wang J,etal.Age-related retinopathy in NRF2-deficient mice〔J〕.PLoS One,2011;6(4):e19456.

9Hu Y,Duan D,Liang S,etal.Senkyunolide I protects rat brain against focal cerebral ischemia-reperfusion injury by up-regulating p-Erk1/2,Nrf2/HO-1 and inhibiting caspase 3〔J〕.Brain Res,2015;1605(1):39-48.

10Sun MM,Bu H,Li B,etal.Neuroprotective potential of phase II enzyme inducer diallyl trisulfide〔J〕.Neurol Res,2009;31(1):23-27.

11Guo Y,Zhang K,Wang Q,etal.Neuroprotective effects of diallyl trisulfide in SOD1-G93A transgenic mouse model of amyotrophic lateral sclerosis〔J〕.Brain Res,2011;1374:110-5.

12Wang H,Liu J,Gao G,etal.Protection effect of piperine and piperlonguminine from Piper longum L.alkaloids against rotenone-induced neuronal injury〔J〕.Brain Res,2016;1639:214-27.

13Li T,Liu JW,Zhang XD,etal.The neuroprotective effect of picroside II from Hu-Huang-Lian against oxidative stress〔J〕.Am J Chin Med，2007;35(5):681-91.

14Lai TW,Zhang S,Wang YT.Excitotoxicity and stroke:identifying novel targets for neuroprotection〔J〕.Prog Neurobiol，2014;115(1):157-88.

15Cho J,Kim YH,Kong JY,etal.Protection of cultured rat cortical neurons from excitotoxicity by asarone,a major essential oil component in the rhizomes of Acorus gramineus〔J〕.Life Sci,2002;71(5):591-9.

16Hemendinger RA,Armstrong EJ 3rd,Persinski R,etal.Huperzine A provides neuroprotection gainst several cell death inducers using in vitro model systems of motor neuron cell death〔J〕.Neurotox Res,2008;13(1):49-61.

17Jiang B,Liu JH,Bao YM,etal.Catalpol inhibits apoptosis in hydrogen peroxide-induced PC12 cells by preventing cytochrome c release and inactivating of caspase cascade〔J〕.Toxicon,2004;43(1):53-9.

18Zhang X,Zhang A,Jiang B,etal.Further pharmacological evidence of the neuroprotective effect of catalpol from Rehmannia glutinosa〔J〕.Phytomedicine,2008;15(4):484-90.

19Kanekura K,Hashimoto Y,Kita Y,et al.A Rac1/phosphatidylinositol 3-kinase/Akt3 anti-apoptotic pathway,triggered by AlsinLF,the product of the ALS2 gene,antagonizes Cu/Zn-superoxide dismutase(SOD1)mutant-induced motoneuronal cell death〔J〕.J Biol Chem,2005;280:4532-43.

20Mahesh R,Jung HW,Kim GW,et al.Cryptotanshinone from Salviae miltiorrhizae radix inhibits sodium-nitroprusside-induced apoptosis in neuro-2a cells〔J〕.Phytother Res,2012;26(10):1211-9.

21Jin ML,Park SY,Kim YH,etal.Acanthopanax senticosus exerts neuroprotective effects through HO-1 signaling in hippocampal and microglial cells〔J〕.Environ Toxicol Pharmacol,2013;35(3):335-46.

22Li Y,Li J,Li S,etal.Curcumin attenuates glutamate neurotoxicity in the hippocampus by suppression of ER stress-associated TXNIP/NLRP3 inflammasome activation in a manner dependent on AMPK〔J〕.Toxicol Appl Pharmacol,2015;286(1):53-63.

23Sábado J,Casanovas A,Rodrigo H,etal.Adverse effects of a SOD1-peptide immunotherapy on SOD1(G93A)mouse slow model of amyotrophic lateral sclerosis〔J〕.Neuroscience,2015;310(1):38-50.

24Morita T.Celastrol:a new therapeutic potential of traditional Chinese medicine〔J〕.Am J Hypertens,2010;23(9):821.

25Kiaei M,Kipiani K,Petri S,etal.Celastrol blocks neuronal cell death and extends life in transgenic mouse model of amyotrophic lateral sclerosis〔J〕.Neurodegener Dis,2005;2(1):24-54.

26Jung HW,Chung YS,Kim YS,etal.Celastrol inhibits production of nitric oxide and proinflammatory cytokines through MAPK signal transduction and NF-kappaB in LPS-stimulated BV-2 microglial cells〔J〕.Exp Mol Med,2007;39(7):715-21.

27Xian YF,Mao QQ,Wu JC,etal.Isorhynchophylline treatment improves the amyloid-β-induced cognitive impairment in rats via inhibition of neuronal apoptosis and tau protein hyperphosphorylation〔J〕.J Alzheimers Dis,2014;39(13):331-46.

28Zhou JY,Zhou SW.Isorhynchophylline:A plant alkaloid with therapeutic potential for cardiovascular and central nervous system diseases〔J〕.Fitoterapia，2012;83(6):617-26.

29Yang EJ,Kim SH,Yang SC,etal.Melittin restores proteasome function in an animal model of ALS〔J〕.J Neuroinflammation，2011;8(1):69.

30Mao QQ,Zhong XM,Feng CR,etal.Protective effects of paeoniflorin against glutamate-induced neurotoxicity in PC12 cells via antioxidant mechanisms and Ca2+antagonism〔J〕.Cell Mol Neurobiol，2010;30(10):1059-66.

31Li SY,Jia YH,Sun WG,etal.Stabilization of mitochondrial function by tetramethylpyrazine protects against kainate-induced oxidative lesions in the rat hippocampus〔J〕.Free Radic Biol Med,2010;48(6):597-608.

32Callewaere C,Banisadr G,Desarménien MG,etal.The chemokine SDF-1/CXCL12 modulates the firing pattern of vasopressin neurons and counteracts induced vasopressin release through CXCR4〔J〕.Proc Natl Acad Sci U S A,2006;103(21):8221-6.

33Chen Z,Pan X,Georgakilas AG,etal.Tetramethylpyrazine(TMP)protects cerebral neurocytes and inhibits glioma by down regulating chemokine receptor CXCR4 expression〔J〕.Cancer Lett,2013;336(2):281-9.

〔2016-01-21修回〕

(編輯李相軍)

10.3969/j.issn.1005-9202.2016.14.116

國家自然科學(xué)基金(81271413;81401066)；山東省科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(2012GSF11827)；山東省自然科學(xué)基金(ZR2012HQ021)

管英俊(1965-)，女，博士，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事神經(jīng)退行性疾病變?cè)偕迯?fù)研究。

劉永新(1988-)，女，在讀碩士，主要從事神經(jīng)退變性疾病的研究。

R329.1

A

1005-9202(2016)14-3597-03；