藏藥紅景天抗氧化作用在阿爾茲海默病中的研究進展△

吳 濤 石鏡明 孫正啟

(西藏民族大學,陜西 咸陽 712082)

文獻研究

藏藥紅景天抗氧化作用在阿爾茲海默病中的研究進展△

吳 濤 石鏡明 孫正啟*

(西藏民族大學,陜西 咸陽 712082)

紅景天作為傳統(tǒng)藏藥，其抗氧化性能夠有效的抗自由基、抗脂質(zhì)過氧化，降低體內(nèi)自由基對細胞的氧化損害，抗衰老作用已經(jīng)通過大量的細胞實驗和動物實驗得到證實；而阿爾茲海默病恰恰是與年齡相關(guān)的神經(jīng)退行性中樞疾病，雖然目前發(fā)病機制尚不明確，但氧化應(yīng)激對腦細胞的損傷被認為是重要的原因。研究發(fā)現(xiàn)紅景天能發(fā)揮線粒體膜保護作用，提高機體自由基清除酶的表達，起到了清除細胞內(nèi)活性氧聚集，減輕氧化應(yīng)激的作用，從而減輕阿爾茲海默病患者的腦損傷。

西藏；紅景天；阿爾茲海默??；氧化應(yīng)激；抗氧化。

阿爾茲海默病(AD)，又稱“老年癡呆癥”，它是一種與年齡相關(guān)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)退行性變，會導致大量神經(jīng)細胞的死亡，從而破壞人正常的記憶、思考能力，甚至最終使患者喪失基本的生活自理能力和生理功能直至死亡[1-2]。由于本病的病因及發(fā)病機制尚未明確，所以到目前為止，AD尚無特效療法，因此尋找有效的治療AD的藥物成為亟待解決的問題。有一種理論認為自由基的氧化損傷在AD發(fā)病中有很重要的作用，研究顯示：老年人隨著衰老及人體防御體系功能減弱,腦內(nèi)自由基清除形成保護劑的水平相當?shù)?，腦老化過程中,神經(jīng)元細胞膜上不飽和脂肪酸被氧化而產(chǎn)生大量自由基，損傷細胞膜、細胞器,誘導神經(jīng)元功能凋亡,導致神經(jīng)元功能的嚴重破壞,從而促使AD的形成[3]。關(guān)于 AD 的發(fā)病機制，異常復雜，涉及多條分子信號通路，目前有許多學說，例如 β - 淀粉樣肽沉積理論、 tau 蛋白理論、炎性損傷理論、金屬離子中毒理論等，其中氧化應(yīng)激學說是當前 AD 研究中的熱點。大量的細胞及動物實驗均指出藏藥紅景天的抗氧化作用對AD有一定的干預作用。因此，本文就藏藥紅景天的抗氧化作用對AD的干預機制作一綜述。

1 紅景天及其抗氧化性

紅景天(Rhodiola rosea)系景天科(Crassulaceae)景天屬(Rhodiola L.)植物,為多年生草本或亞灌木植物。我國紅景天種類多,野生資源豐富,有73余種,其中包括2個亞種、7個變種，在西藏有 32 種、2個變種[4]，具有海拔分布特性，生長在3000～5600 m 的灌叢、石縫及亂石灘等環(huán)境中。其中圓齒紅景天和長鞭紅景天等為藏醫(yī)用藥的主要品種?，F(xiàn)代醫(yī)學研究證明： 紅景天含多種化合物，主要含多種黃酮甙、二帖類成分、甙元酪醇，此外紅景天蘊含大量的抗衰老物質(zhì)及營養(yǎng)物質(zhì)，藥用價值極高。紅景天作為傳統(tǒng)藏藥，主要以根和莖入藥，其主要作用為抗缺氧、抗衰老、抗疲勞等作用。紅景天的現(xiàn)代研究初步表明其具有抗自由基、抗脂質(zhì)過氧化、抗細胞凋亡及改善神經(jīng)因子活性等作用。紅景天提取液在羥基自由基體系和超氧陰離子自由基體系兩種體系中都具有很好的抗氧化能力，且清除超氧陰離子自由基的能力要好于羥基自由基，并大于維生素 E[5]。據(jù)盧希賢[6]、明海泉[7]報道紅景天含有多酚類化合物，近年來植物多酚因具有很強的抗氧化作用而備受人們的重視。植物多酚的抗氧化能力使它能夠有效 地清除人體內(nèi)的過剩自由基，減緩人體組織器官的衰老。

2 細胞實驗

體外細胞實驗表明，將紅景天提取物加入預先培養(yǎng)細胞模型中，判斷是否對細胞代謝造成影響。肖雪媛等[8]采用以紅景天苷加入體外培養(yǎng)細胞的培養(yǎng)液中來研究該藥物對細胞衰老的影響, 以不加紅景天苷為對照組, 結(jié)果隨著 2BS細胞的增齡、衰老, 細胞的分裂能力與生長速度都降低, 單胺氧化酶(MAO)活性增高, 而實驗組細胞形態(tài)結(jié)構(gòu)、生長速度均優(yōu)于對照組,MAO活性低于對照組； 實驗組細胞衰老較對照組緩慢, 細胞傳至 69 代, 而對照組細胞傳至 56 代。上述結(jié)果表明,3mg/L紅景天苷有增 強細胞活力, 促進細胞生長增殖, 延緩細胞衰老過程的抗衰老作用, 并且是 MAO活性的抑制劑。肖雪媛等[9]還采用定量細胞化學方法及透射電子顯微鏡觀測了紅景天苷對不同代齡二 倍體細胞內(nèi)酸性磷酸酶(AcPase)、脂褐素及其超微結(jié)構(gòu)的影響, 結(jié)果顯示紅景天苷能降低第 45 代以后細胞內(nèi) AcPase 的 活性、第 55 代以后細胞內(nèi)脂褐素的含量, 并能抑制細胞超微 結(jié)構(gòu)的衰退性變化。由此斷定, 紅景天具有一定的抗衰老作用。趙江林等[10]研究表明，紅景天提取物中黃酮苷、酪醇、紅景天苷、多糖類化合物、肉桂 醇、沒食子酸等有效成分能清除機體內(nèi)高活性自由基，同時 提高機體超氧化物歧化酶( SOD) 和谷胱甘肽過氧化物酶 ( GSH-Px) 等關(guān)鍵酶活性，以降低細胞脂質(zhì)過氧化程度，降低真核細胞 DNA 氧化損傷，達到抗老化作用。

3 動物實驗

將紅景天的提取物應(yīng)用在動物實驗?zāi)Ｐ椭?，對未來臨床試驗提供了依據(jù)。許晗等[11]研究表明，紅景天提取物可明顯降低老年大鼠腦和血清中脂質(zhì)過 氧化物及其分解產(chǎn)物丙二醛( MDA) 含量和腦組織中脂褐質(zhì) 含量，提高腦和血清中超氧化岐化酶( SOD) 和谷胱甘肽過氧化物酶( GSH-Px) 的活性，促進自由基代謝。姜文華等[12]以大鼠為研究對象，研究紅景天對生物體的抗老化作用，結(jié)果表明，紅景天素對老齡大鼠有明顯抗老化作用；紅景天提 取物可增強中樞膽堿能系統(tǒng)的功能活動，清除自由基，促進 細胞代謝，增強細胞活力，從而阻抑細胞退化、變性和凋亡， 改善機體的結(jié)構(gòu)和功能并延緩細胞老化。 曲智威等[13]觀察紅景天苷對大鼠肝臟勻漿超氧化物歧化 酶(SOD) 酶活性、過氧化脂質(zhì)(LPO), 還原型谷胱甘肽-Px (GSH-Px)以及血清中 LPO的影響, 結(jié)果紅景天苷可顯著提高大鼠肝臟 SOD 活性和 GSH-Px 活性, 抑制大鼠肝臟和血清 LPO的生成, 表明紅景天苷具有較強的抗脂質(zhì)過氧化作用[14]。 郝利銘等[15]在對老齡大鼠抗老化的研究中證實紅景天素有提 高老齡大鼠生長激素細胞活力, 促進其分泌, 從而起到延緩衰 老的作用。綜上所述, 紅景天可通過促進細胞生長增殖, 促進 蛋白質(zhì)合成, 提高 SOD和 GSH-Px活性, 降低 LPO含量, 改善 自由基代謝[16], 降低體內(nèi)自由基對細胞的氧化損害, 以及促進 生長激素分泌, 影響機體脂質(zhì)代謝, 從而發(fā)揮抗衰老的作用。

4 紅景天對AD的干預作用研究

上述關(guān)于紅景天在細胞實驗和動物實驗中所表現(xiàn)出的抗氧化抗衰老等特性，恰恰為AD的治療提供了理論上的可能，雖然AD的發(fā)病機制還未明確，但Aβ的異常積聚進而引起機體氧化應(yīng)激反應(yīng)被認為是關(guān)鍵原因；而抗氧化系統(tǒng)功能紊亂和活性氧(ROS)水平升高能促進 Aβ 聚積。

4.1 線粒體學說：線粒體是機體產(chǎn)能的主要場所，在提供細胞能源，保障大腦正常功能活動方面極其重要。同時，線粒體也是機體產(chǎn)生內(nèi)源性ROS 的主要場所。大腦的正?；顒又饕蕾囆柩跹趸姿峄赶?，而神經(jīng)細胞膜富含不飽和脂肪酸，對 ROS 的聚集極其敏感。線粒體損傷也在 AD 的發(fā)生發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用，線粒體功能障礙已被廣泛認為是PD 患者神經(jīng)元凋亡誘發(fā)和加劇的主要原因[16-18]。研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)源性或外源性刺激均可導致線粒體發(fā)生功能障礙，包括線粒體膜電位(mitochondrial membrane potential, MMP)缺失、膜滲透率降低、細胞色素 C(cytochromeC, Cyt-c) 和半胱天冬酶第二線粒體源性激活子(second mitochondria-derived activator of caspases, Smac)釋放至細胞漿，進而誘發(fā)線粒體凋亡，引發(fā)超 氧陰離子 (superoxide, O2-)、H2O2、 羥基自由基(hydroxyl radical, OH-)和過氧亞硝基陰離子(peroxynitrite, ONOO-)大量釋放，后者又可以作為內(nèi)源性刺激因素加速線粒體凋亡，從而產(chǎn)生惡性循環(huán)，導致細胞 大量凋亡[19-21]。體內(nèi)外實驗證實，紅景天苷可以減少 Cyt-c 和 Smac 的釋放，以維持線粒體功能正常。當線粒體功能受損時，其膜通透性變化，釋放細胞色素 C，誘發(fā)細胞凋亡。多種神經(jīng)退行性疾病存在線粒體呼吸鏈復合體 IV( 細胞色素氧化酶， COX) 的活性下降的情況[22，23]。曹立莉等[24]以疊氮鈉與人神經(jīng)母細胞瘤細胞株( SH - SY5Y) 細胞共孵育制備線粒體損傷模型，模擬神經(jīng)細胞線粒體缺陷，觀察了紅景天苷對疊氮鈉所致的線粒體損傷的保護作用，結(jié)果顯示，紅景天苷表現(xiàn)出較強的抗疊氮鈉損傷能力，能提高細胞存活力，抑制疊氮鈉所引起的線粒體膜電位( mitochondrial membrane potential， MMP) 下降。 研究還發(fā)現(xiàn)，紅景天苷對大鼠腦線粒體的直接影響及疊氮鈉損傷后的線粒體功能有改善作用，對呼吸鏈疊氮鈉誘導的線粒體損傷有保護作用。Zhang 等發(fā)現(xiàn)[25]， Aβ25-35會導致 SH-SY5Y 細胞的 MMP 顯著減低，而紅景天苷與細胞共孵育后，這種 MMP 的降低可以被有效遏制，而且該遏制作用有劑量依賴性。該研究組也發(fā)現(xiàn)[26]，在 H2O2 誘導的 SH-SY5Y 細胞細胞凋亡中，紅景天苷也能發(fā)揮線粒體膜保護作用，抑制因 H2O2 導致的 MMP 降低，并認為這種保護作用可能是由于紅景天苷能清除細胞內(nèi)的 ROS 聚集，從而也能達到抗氧化應(yīng)激作用。Zhang 等[25]測定了紅景天對 SH-SY5Y 細胞 Trx、血紅素氧合酶1( HO-1) 、以及過氧化物酶1( Prx1) 的 mRNA 表達量影響，發(fā)現(xiàn)紅景天能顯著提高3種蛋白的 mRNA 表達量， 特別是其中的 HO-1。HO-1 與內(nèi)源性一氧化碳( CO) 形成 HO- CO 系統(tǒng)，具有抗炎性介質(zhì)損傷、抗氧自由基、抗凋亡及抗纖維化等多種生物學效應(yīng)。因此，紅景天的提取物中有效成分通過提高機體自由基清除酶的表達，起到了清除細胞內(nèi) ROS 聚集，減輕 氧化應(yīng)激的作用，從而減輕 AD 患者腦損傷。

4.2 模型實驗：體內(nèi)研究表明，紅景天提取物中紅景天苷可以顯著改善 Aβ1-40 誘導的 AD 大鼠模型的學習和記憶水平， 同時降低 海馬煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶 誘導的 OS 水平；體外研究則發(fā)現(xiàn)紅景天苷不僅可以提高 抗氧化酶[包括硫氧化還原蛋白(thioredoxin, Trx)， 血紅素加氧酶-1(heme oxygenase-1, HO-1)和過氧化物酶-I(peroxiredoxin-I, PrxI)]的活性，而且可以 降低 SOD 活性和 MDA 含量， 從而抑制海馬神經(jīng)元的變性及凋亡[27-29]。在鏈脲佐菌素(streptozotocin, STZ) 誘導的 AD 大鼠模型中， 經(jīng)紅景天苷預處理可以顯著改善大鼠海馬的 OS 水平，而且紅景天苷也可以緩解 STZ 誘導的海馬神經(jīng)干細胞原代培養(yǎng)內(nèi)源性ROS 生成[30]。研究表明，給予紅景天提取物的 AD 模 型大鼠海馬組織過氧化氫酶( CAT) 、谷胱甘肽過氧化物酶( GSH-Px) 的活性顯著提高，大鼠在 Morris 水迷宮中的學習記憶能力也得到明顯改善[31]。CAT、 GSH-Px 是機體重要的自由基清除酶，能將 SOD 催化兩個超氧化物自由基歧化生成的 H2O2 轉(zhuǎn)化為 H2O，完成自由基的清除[32]。李強等[33]證實，紅景天苷可以上調(diào)硫氧還蛋白-1( Trx1) 及谷胱甘肽過氧化物酶1( GPX1) ，Trx1 具有清除單線態(tài)氧，羥自由基的作用，Trx1 及 GPX1 均可清除細胞內(nèi)產(chǎn)生的 H2O2。

5 結(jié)論

傳統(tǒng)的治療阿爾茲海默病的藥物只是針對單純的癥狀改善或某個病變靶點， 難以真正治愈該病。紅景天在大量的體內(nèi)體外實驗中已經(jīng)證實具有良好的抗氧化、清除自由基、調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)遞質(zhì)作用，且毒副作用小，在退行性神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的應(yīng)用前景十分廣闊，為AD的治療開辟了一條新的途徑。然而，由于AD的發(fā)病機制還尚不明確，且紅景天針對AD的具體干預機制還需進一步論證，因此要將藏藥紅景天作為治療AD的臨床用藥仍有待進一步深入研究和臨床驗證。

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西藏自治區(qū)科技廳重點項目(2015ZR-13-12)

吳濤，男，(1985-)，籍貫：安徽阜南，現(xiàn)為西藏民族大學醫(yī)學院2015級研究生；郵箱123552334@qq.com

*通訊作者：孫正啟教授 西藏民族大學醫(yī)學院 電話：029-33755433,E-mail:szq712082@163.com

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1006-6810(2017)07-0065-04

2017年3月20日收稿