枸杞多糖的神經(jīng)保護(hù)作用-“以眼為鑒”

林幼紅 ,劉晉鋒 ,蘇國輝,2,3 ,趙健,2

枸杞子，又稱“茨”或“茍起子”，在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中多指茄科植物寧夏枸杞的紅色干燥果實(shí)。中醫(yī)學(xué)認(rèn)為枸杞子具有養(yǎng)肝腎、明雙目的功用。利用現(xiàn)代分子分析技術(shù)，研究人員已分離出枸杞子中的多種活性成分，包括枸杞多糖、多酚、類黃酮和類胡蘿卜素等[1]。枸杞多糖（Lycium barbarum polysaccharides,LBP）在干燥枸杞的水提取物中約占40%[2]，是枸杞子最重要的生物活性成分。LBP 是一種天然大分子水溶性多糖,是由醛糖或酮糖通過糖苷鍵連接的多聚物[3]，具有抗炎癥、抗氧化、抗細(xì)胞凋亡和神經(jīng)保護(hù)等作用[4-5]。

1 LBP 對(duì)視神經(jīng)和視網(wǎng)膜的保護(hù)作用機(jī)制

LBP 神經(jīng)保護(hù)研究的在體動(dòng)物模型，主要通過青光眼和視網(wǎng)膜疾病的模型來檢測LBP 的療效和作用機(jī)制。如表1所列，在青光眼、糖尿病性視網(wǎng)膜疾?。╠iabetic retinopathy,DR）和視網(wǎng)膜色素變性（retinitis pigmentosa,RP）等動(dòng)物模型的研究，揭示了LBP 可直接保護(hù)視網(wǎng)膜神經(jīng)細(xì)胞，亦可通過抗氧化、調(diào)節(jié)血管功能和調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)等間接地發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。

1.1 直接的神經(jīng)細(xì)胞保護(hù)作用

體外細(xì)胞培養(yǎng)證明LBP 可以對(duì)抗谷氨酸/β 淀粉樣蛋白引起的大腦皮質(zhì)神經(jīng)元凋亡[6]。過多谷氨酸/β 淀粉樣蛋白也是青光眼的視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞（retinal ganglion cells，RGCs）退化的誘因，在大鼠慢性高眼壓模型中，預(yù)防性于造模前7 d喂食LBP，在造模后48 h 取樣分析，蛋白組學(xué)結(jié)果表明視網(wǎng)膜中5 種晶狀體蛋白升高，免疫組化顯示RGCs 內(nèi)β-B2 晶狀體蛋白的高表達(dá)促進(jìn)其存活率提高[7]。在視神經(jīng)半橫斷模型中，LBP 可以降低軸突完整的RGCs 的JNK-3 和c-Jun 的磷酸化水平，從而抑制其繼發(fā)性死亡[8]。在視網(wǎng)膜色素變性rd1轉(zhuǎn)基因小鼠模型中，體外多電極陣列（multi-electrode array,MEA）檢測結(jié)果顯示，LBP 治療組視網(wǎng)膜節(jié)細(xì)胞光反應(yīng)的有效比例、反應(yīng)強(qiáng)度以及光敏 感度均高于對(duì)照組。LBP 不僅保護(hù)其感光細(xì)胞和雙極細(xì)胞，也可有效保護(hù)RGCs[9]。

1.2 抗氧化作用

谷胱甘肽(glutathione,GSH)及其相關(guān)酶類是視網(wǎng)膜中對(duì)抗氧化應(yīng)激損傷的基本物質(zhì)[10]。LBP 通過活化這些酶類進(jìn)而提高機(jī)體組織的抗氧化能力。在一項(xiàng)為期30 d 的雙盲隨機(jī)對(duì)照臨床實(shí)驗(yàn)中，LBP 能夠顯著降低健康中國成年人體內(nèi)的血清丙二醛（malondialdehyde,MDA）濃度，提升血漿中超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）和谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase,GSH-Px）水平[11]。而在細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境下，在過氧化氫引起的視網(wǎng)膜色素上皮層（retinal pigment epithelium,RPE）氧化應(yīng)激反應(yīng)中，LBP 可抑制基因水平上Bcl-2下調(diào)和Bax 上調(diào)[12]，而在紫外線引起的氧化還原反應(yīng)中，LBP可抑制RPE 的細(xì)胞色素C（cytochrome c,CytC）的還原反應(yīng)[13]。LBP 不僅通過活化氧化還原反應(yīng)所需酶類參與清除氧自由基（reactive oxygen species,ROS），還可以通過改變下游基因表達(dá)水平來防止ROS 所造成的細(xì)胞凋亡。在大鼠視神經(jīng)半橫斷模型中，LBP 可顯著提高RGCS 中錳依賴性超氧化物歧化酶（Mn superoxide dismutase,MnSOD）水平[9]。在糖網(wǎng)大鼠模型中亦發(fā)現(xiàn)LBP 可提高視網(wǎng)膜組織中SOD 活性，降低MDA含量，從而減輕線粒體的病理改變，減少神經(jīng)細(xì)胞凋亡，減慢疾病進(jìn)程[14]。

1.3 穩(wěn)定視網(wǎng)膜血管通透性

視網(wǎng)膜的脈管系統(tǒng)可協(xié)調(diào)血液與視網(wǎng)膜之間多種分子的交換和運(yùn)輸，對(duì)維持視網(wǎng)膜微環(huán)境的穩(wěn)定起到重要作用，故又稱血-視網(wǎng)膜屏障。若該屏障完整性受到破壞，可導(dǎo)致炎性因子的滲漏[15]、水腫和新生血管增生等[16]。視網(wǎng)膜的星形膠質(zhì)細(xì)胞與血管內(nèi)皮細(xì)胞之間的相互作用對(duì)維持血-視網(wǎng)膜屏障的功能和完整性有重要意義。內(nèi)皮素1（endothelin-1,ET-1）及其相關(guān)受體ETA 和ETB 的表達(dá)對(duì)控制血流量和微循環(huán)灌注壓的變化起至關(guān)重要的作用。在急性眼高壓小鼠模型中，血眼屏障的破壞與ET-1、β 淀粉樣蛋白以及晚期糖基化終末化產(chǎn)物（advanced glycation end products,AGEs）及其受體（receptor for advanced glucation end products,RAGEs）的過表達(dá)有關(guān)，而預(yù)防性喂食LBP 可降低上述蛋白分子的表達(dá)，從而減輕血管損傷和神經(jīng)退化[15]。慢性高眼壓大鼠視網(wǎng)膜中LBP 可逆轉(zhuǎn)高眼壓引起的ET-1 的升高，并可調(diào)控ETA 和ETB的表達(dá)，從而達(dá)到調(diào)節(jié)視網(wǎng)膜血液循環(huán)、保護(hù)視網(wǎng)膜細(xì)胞的作用[16]。此外，在視網(wǎng)膜缺血損傷小鼠模型中，LBP 可顯著抑制視網(wǎng)膜毛細(xì)血管滲漏，維持血-視網(wǎng)膜屏障穩(wěn)定[17]。LBP亦可通過上調(diào)封閉蛋白（occludin）的表達(dá)，穩(wěn)定視網(wǎng)膜屏障緊密連接，減少血-視網(wǎng)膜屏障的滲漏，從而抑制糖尿病性視網(wǎng)膜疾病的進(jìn)展[18]。

表1 LBP 在眼部疾病動(dòng)物模型中的療效及作用機(jī)制

1.4 調(diào)節(jié)神經(jīng)免疫

由于血-視網(wǎng)膜屏障的存在，許多在機(jī)體免疫過程中發(fā)揮重要作用的免疫細(xì)胞無法參與視網(wǎng)膜的免疫反應(yīng)。在眼內(nèi)，抵抗外來抗原主要依靠視網(wǎng)膜Müller 細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞[19]。一方面，LBP 可以增強(qiáng)完全激活的小膠質(zhì)的吞噬功能，促進(jìn)TNF-α、IL-1β 和IL-12/p 40 等促炎因子的分泌[20]。另一方面，在rd 10 小鼠模型中LBP 可抑制小膠質(zhì)細(xì)胞活化，降低促炎轉(zhuǎn)錄因子NF-kB 的表達(dá)，進(jìn)而減少TNF-α、IL-6β 以及CCL2 等炎癥介質(zhì)的釋放[21]，發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用。在慢性高眼壓大鼠模型中，LBP 可以令視網(wǎng)膜內(nèi)小膠質(zhì)細(xì)胞呈現(xiàn)半激活狀態(tài)，明顯區(qū)別于完全激活狀態(tài)下的吞噬細(xì)胞，對(duì)神經(jīng)元有保護(hù)作用[22]。由此可見，在不同疾病類型中LBP 可通過雙向調(diào)節(jié)來維持小膠質(zhì)細(xì)胞功能的穩(wěn)定，保證小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)外來抗原的殺傷和清除作用，同時(shí)減少其對(duì)神經(jīng)細(xì)胞的毒性作用。

2 LBP 在中樞神經(jīng)疾病中的神經(jīng)保護(hù)作用

傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)認(rèn)為LB 具有抗衰老作用。LBP 可通過不同機(jī)制改善小鼠認(rèn)知功能，在D-半乳糖誘導(dǎo)衰老模型中抑制腦組織脂質(zhì)過氧化，降低脂褐素和單胺氧化酶B 含量，從而保護(hù)神經(jīng)細(xì)胞膜[23]，而在APP/PS1 雙轉(zhuǎn)基因老年癡呆癥（alzheimer’s disease,AD）小鼠模型中降低海馬組織β-淀粉樣蛋白1-42 含量[24]。LBP 可改善帕金森癥（parkinson’s disease,PD）小鼠的運(yùn)動(dòng)功能，緩解黑質(zhì)紋狀體的退化進(jìn)程，可能與SOD2 等抗氧化酶水平的上升、α-突觸核蛋白的沉積減少和磷酸酶-張力蛋白（phosphatase and tensin homolog,PTEN）/蛋白激酶B（protein kinase B,AKT）/雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin,mTOR）信號(hào)通路的激活相關(guān)[25]。LBP 可降低Huntington 病小鼠腦組織中的突變亨廷頓蛋白的表達(dá)，還可通過激活A(yù)KT 減低其細(xì)胞毒性[26]。在皮質(zhì)脂酮誘導(dǎo)的抑郁癥大鼠模型中，預(yù)防性喂食LBP 能夠顯著提高突觸后致密蛋白95(PSD95) 的表達(dá)水平，促進(jìn)神經(jīng)元信號(hào)傳導(dǎo)，從而改善癥狀[27]。

3 “眼為腦窗”—視覺科學(xué)研究作為中樞神經(jīng)科學(xué)研究平臺(tái)的展望

由于視網(wǎng)膜與CNS 具有相同的胚胎起源以及一些相似的解剖學(xué)和生理學(xué)特性，故被稱為CNS 的延伸。視網(wǎng)膜神經(jīng)元，包括光感受器、雙極和水平細(xì)胞、無長突細(xì)胞和RGCS 形成不同的層，介導(dǎo)光轉(zhuǎn)換為電脈沖，再由視神經(jīng)/RGCS 軸突攜帶到外側(cè)膝狀核和上丘。神經(jīng)細(xì)胞由視網(wǎng)膜神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞支持，包括大膠質(zhì)細(xì)胞（Müller 細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞）和小膠質(zhì)細(xì)胞。與大腦相似，這些膠質(zhì)細(xì)胞負(fù)責(zé)維持視網(wǎng)膜微環(huán)境、營養(yǎng)和結(jié)構(gòu)支持、調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)以及穩(wěn)定視網(wǎng)膜。雖然大腦和視網(wǎng)膜在結(jié)構(gòu)上是不同的，但是正如A.London 等人在綜述[28]中所指出，如中風(fēng)、AD 和PD 等多種CNS 疾病的分子機(jī)制可以通過研究視網(wǎng)膜來剖析。

本文以LBP 的視網(wǎng)膜疾病模型中的研究為例，結(jié)合其在AD、PD 和Huntington 等CNS 退化性疾病的研究，揭示了LBP 的抗氧化、穩(wěn)定血管通透性和調(diào)節(jié)神經(jīng)免疫的特性。提倡以視網(wǎng)膜研究作為CNS 研究平臺(tái)，達(dá)到簡化體內(nèi)藥物療效評(píng)估的效果。視網(wǎng)膜的可及性（眼底檢查），眼部成像技術(shù)的進(jìn)步，各種視網(wǎng)膜檢查包括視網(wǎng)膜電圖、對(duì)比視力測試和光學(xué)相干斷層掃描等，使其成為研究CNS 疾病的便捷工具。臨床研究上“以眼為窗”，將更有效促進(jìn)中樞神經(jīng)藥物研究成果轉(zhuǎn)化。