藏紅花活性成分對神經(jīng)系統(tǒng)疾病的作用※

張曉巖綜述，蘆殿香審校

(1.青海大學(xué)高原醫(yī)學(xué)研究中心；2.青海省高原醫(yī)學(xué)應(yīng)用基礎(chǔ)重點實驗室；3.青海大學(xué)醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)部)

近年來對藏紅花提取物及其單體的藥理學(xué)作用研究成為熱點。而西紅花苷、西紅花酸、藏紅花醛和藏紅花苦苷被認(rèn)為是重要的生物活性成分而得到廣泛研究[1]。這些活性成分在預(yù)防和治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病的相關(guān)研究中產(chǎn)生了許多新的觀點和認(rèn)識，而部分觀點和認(rèn)識具有不一致性。本文對近年來藏紅花活性成分對神經(jīng)系統(tǒng)疾病作用的理論或觀點綜述如下。

1 對神經(jīng)系統(tǒng)抗氧化應(yīng)激和抗炎作用的影響

氧化應(yīng)激在神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)生過程中起到了重要作用。神經(jīng)系統(tǒng)在機(jī)體中是高代謝器官，其需氧量高而且產(chǎn)生的氧自由基較多，同時神經(jīng)組織富含對氧自由基敏感的多不飽和脂肪酸而致抗氧化物質(zhì)相對缺乏。因此，神經(jīng)系統(tǒng)很容易受到氧化應(yīng)激損傷，同時還易受各種促炎性細(xì)胞因子釋放影響[2]。近年來，藏紅花有效活性成分在神經(jīng)系統(tǒng)疾病抗氧化、抗炎方面的研究越來越多。腦出血是一種嚴(yán)重的腦卒中亞型，其發(fā)病率和死亡率較高，Duan等研究發(fā)現(xiàn)[3]西紅花苷通過減少小鼠腦出血模型髓鞘丟失、神經(jīng)元變性、活性氧ROS生成和血紅素氧合酶-1(heme oxygenase-1，HO-1)表達(dá)減輕腦出血早期的神經(jīng)功能缺損。甲基苯丙胺(methamphetamine，METH)能引起包括氧化應(yīng)激、多巴胺氧化和興奮性神經(jīng)毒性反應(yīng)，Shafahi等[4]應(yīng)用西紅花苷治療能明顯升高急性甲基苯丙胺中毒大鼠大腦超氧化物歧化酶(superoxide Dismutase，SOD)和還原性谷胱甘肽(reduced glutathione hormone，GSH)表達(dá)，降低丙二醛(malondialdehyde，MDA)和 TNF-α表達(dá)，同時能顯著降低大鼠腦海馬CA1區(qū)caspase-3和膠質(zhì)纖維酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein，GFAP)陽性細(xì)胞的水平，西紅花苷可通過抗氧化、抗炎和抗凋亡化合物的作用來保護(hù)神經(jīng)元。

Wang等[5]在D-半乳糖和三氯化鋁誘導(dǎo)的阿爾茨海默癥(AD)模型小鼠的研究中發(fā)現(xiàn)，西紅花苷預(yù)處理減少了Morris水迷宮實驗中小鼠的逃逸時間，降低小鼠腦中人β淀粉樣蛋白1-42(Aβ1-42)含量，增加谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione peroxidase，GSH-Px)、膽堿乙酰轉(zhuǎn)移酶(choline acetyltransferase，ChAT)和SOD的水平，降低血清中的ROS水平。Altinoz等[6]研究發(fā)現(xiàn)CCL4可引起大鼠腦氧化損傷，而用西紅花苷治療其可提高腦組織GSH及過氧化氫酶活性，也可降低MDA、TOS水平改善腦氧化損傷。西紅花酸也具有較強(qiáng)的抗氧化作用。Niska等研究發(fā)現(xiàn)[7]，氧化銅納米顆粒(CuONPs)具有穿過血腦屏障并發(fā)揮神經(jīng)毒性作用的能力，西紅花酸可通過提高GSH-Px、SOD、GST(谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶)水平，降低活性氧ROS生成而發(fā)揮保護(hù)HT22海馬細(xì)胞作用。Kong等研究發(fā)現(xiàn)[8]，當(dāng)小鼠海馬HT22細(xì)胞暴露于Aβ1-42條件下時其活性顯著降低，細(xì)胞內(nèi)活性氧產(chǎn)生增加，線粒體膜電位降低，細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(extracellular signal-regulated kinase，ERK)磷酸化水平下降。應(yīng)用西紅花酸5 μm預(yù)處理24小時，然后進(jìn)行Aβ1-42處理時，細(xì)胞活力顯著增加、活性氧形成減少、線粒體膜電位增加的同時激活了ERK磷酸化過程發(fā)揮出抗氧化作用。

Nam等研究發(fā)現(xiàn)[9]，西紅花苷和西紅花酸對脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)誘導(dǎo)的大鼠腦小膠質(zhì)細(xì)胞釋放一氧化氮有明顯的抑制作用，同時降低了LPS刺激的TNF-α、IL-1β(白細(xì)胞介素-1β)和細(xì)胞內(nèi)活性氧的產(chǎn)生以及LPS誘導(dǎo)的NF-κb活化，表明西紅花苷和西紅花酸可通過減少激活的小膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生各種炎性介質(zhì)而提供神經(jīng)保護(hù)。Samarghandian[10]等研究表明，在誘發(fā)慢性束縛應(yīng)激大鼠中，MDA水平顯著高于非應(yīng)激大鼠，GSH和抗氧化酶水平顯著低于非應(yīng)激大鼠，藏紅花醛可能通過降低MDA水平及提升GSH和抗氧化酶水平而有效地對抗慢性應(yīng)激引起的抑郁樣效應(yīng)。該課題組研究[11]還發(fā)現(xiàn)，腹腔注射藏紅花醛(0.5mg/kg·d)可以通過增強(qiáng)抗氧化防御系統(tǒng)GSH水平和SOD、GST活性，有效地保護(hù)老齡大鼠腦組織免受氧化損傷。

2 對學(xué)習(xí)記憶和精神行為障礙的影響

現(xiàn)代醫(yī)學(xué)證實藏紅花有效成分對學(xué)習(xí)記憶、精神行為障礙具有很好的改善和治療作用。Ghalandari-Shamami[12]等研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)激大鼠在成年期表現(xiàn)出焦慮和抑郁樣行為的增強(qiáng)，表現(xiàn)出前額皮質(zhì)下緣和前緣區(qū)域的頂端樹突長度縮短和下緣區(qū)域的樹突分支減少，用西紅花苷治療后明顯改善了神經(jīng)元形態(tài)學(xué)損傷。Rao等[13]研究發(fā)現(xiàn)，西紅花苷干預(yù)能顯著緩解魚藤酮引起的小鼠行為改變，如焦慮增加、探索性行為減少、運(yùn)動協(xié)調(diào)性降低和握力下降等。Talaei等[14]研究者將抑郁癥患者分為安慰劑組和西紅花苷(30mg/day)治療4周組，結(jié)果治療組在貝克抑郁量表(BDI)、貝克焦慮量表(BAI)評分上有顯著改善。Adabizadeh等發(fā)現(xiàn)[15]西紅花苷(20mg/kg)明顯上調(diào)pERK的蛋白質(zhì)水平同時改善東莨菪堿所致的學(xué)習(xí)記憶障礙。

Farkhondeh等發(fā)現(xiàn)[16]，西紅花酸治療可明顯改善慢性束縛應(yīng)激所致大鼠的抑郁樣行為，同時使腦組織MAD、GSH水平和抗氧化酶活性恢復(fù)到正常水平。Pitsikas等在一項研究中發(fā)現(xiàn)藏紅花醛能產(chǎn)生一種類似于地西泮的抗焦慮作用[17]。但是Kell等[18]利用藏紅花苷治療抑郁癥4周(28mg/d)發(fā)現(xiàn)與患者負(fù)性情緒和焦慮有關(guān)的癥狀顯著減少，而4周(22mg/d)組沒有治療效果，說明藏紅花苷對情緒改善在藥物劑量上還具有不確定性。

Shahidani等[19]應(yīng)用西紅花苷聯(lián)合運(yùn)動平板預(yù)處理可以改善6-羥基多巴胺引起的運(yùn)動和記憶障礙，認(rèn)為是由于西紅花苷具有抗氧化性和抗炎活性，對帕金森病(parkinson′s disease，PD)患者的運(yùn)動和記憶障礙有保護(hù)作用同時降低紋狀體中TNF-α的水平。Tashakori-Sabzevar等研究[20]發(fā)現(xiàn)行西紅花酸(8mg/kg)腹腔注射，能有效保護(hù)大鼠腦皮質(zhì)和海馬神經(jīng)元神經(jīng)病變，從而明顯改善慢性腦低灌注大鼠模型的空間記憶障礙。Baluchnejadmojarad等發(fā)現(xiàn)[21]，對腦海馬內(nèi)β淀粉樣蛋白(aβ1-40)誘發(fā)大鼠AD模型應(yīng)用藏紅花醛(0.025、0.1、0.2ml/kg)治療時發(fā)現(xiàn)，藏紅花醛劑量依賴性地提高了對Y-迷宮、新目標(biāo)識別和被動回避及八臂迷宮任務(wù)的認(rèn)知能力，也降低了海馬MDA、ROS、IL-1β、IL-6、TNF-α的表達(dá)。但是Sahraian[22]等認(rèn)為服用氟西汀加藏紅花無明顯抗抑郁作用，對此觀點需要更多的病例和更長的時間來明確結(jié)果。

3 對神經(jīng)退行性疾病的影響

對PD病因的研究主要在線粒體功能障礙、自噬異常、氧化應(yīng)激及炎癥等機(jī)制上。Rajaei等[23]研究發(fā)現(xiàn)，西紅花苷在6-羥基多巴胺(6-OHDA)誘導(dǎo)帕金森病大鼠海馬模型中具有抗氧化和抗炎作用，并能通過減少腦海馬中硫代巴比妥酸反應(yīng)物質(zhì)(TBARS)和亞硝酸鹽水平改善厭惡性記憶。α-突觸核蛋白(α-synuclein)是一種突觸前神經(jīng)元蛋白，α-synuclein基因的E46k突變與PD的常染色體顯性早發(fā)有關(guān)。Ghasemi等[24]研究發(fā)現(xiàn)，西紅花苷作為分子伴侶，以濃度依賴性的方式阻止E46Kα-突觸核蛋白淀粉樣纖維的形成，可作為治療帕金森病的潛在藥物。Inoue等發(fā)現(xiàn)[25]西紅花酸也具有抗α-synuclein蛋白異常聚集作用，可有效預(yù)防和治療異常α-synuclein聚集引起的神經(jīng)退行性疾病，如帕金森病、路易體癡呆和多系統(tǒng)萎縮。Save等[26]也發(fā)現(xiàn)藏紅花醛與α-synuclein蛋白質(zhì)的疏水殘基結(jié)合，引起β折疊結(jié)構(gòu)的形成延遲，有效抑制α-synuclein聚集，還發(fā)現(xiàn)藏紅花醛可以分解預(yù)先形成的α-syn纖維，研究提示藏紅花醛可能成為帕金森病和其他蛋白質(zhì)聚集相關(guān)疾病的有效干預(yù)藥物。藏紅花醛還能促進(jìn)PD大鼠模型大鼠神經(jīng)干細(xì)胞向多巴胺能神經(jīng)元的分化、存活減輕PD癥狀[27]。研究顯示PD與黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元受損密切相關(guān)，Haeri等發(fā)現(xiàn)[28]西紅花苷通過抗氧化作用改善1-甲基-4-苯基-1，2，3，6-四氫吡啶(MTPT)所致多巴胺能神經(jīng)元損傷及PD并發(fā)癥。

AD是最常見的神經(jīng)退行性淀粉樣變性疾病，其認(rèn)知和記憶能力逐漸退化。AD的發(fā)病機(jī)制涉及多種學(xué)說，如膽堿能系統(tǒng)功能障礙、β淀粉樣蛋白沉淀、神經(jīng)纖維纏結(jié)等[29]。抑制中樞乙酰膽堿酯酶的活性可顯著升高作為神經(jīng)遞質(zhì)的乙酰膽堿的含量，從而改善AD患者的認(rèn)知水平。Wang等[30]將西紅花苷作用于D-半乳糖和三氯化鋁誘導(dǎo)的AD小鼠模型發(fā)現(xiàn)，西紅花苷能顯著降低小鼠腦中Aβ1-42含量，增加GSH-Px、SOD和乙酰膽堿、膽堿乙酰轉(zhuǎn)移酶水平，并降低血清和大腦皮質(zhì)及下丘腦中ROS和乙酰膽堿酯酶的水平，改善了AD小鼠的認(rèn)知和記憶能力。Geromichalos等[31]發(fā)現(xiàn)西紅花醛是通過與乙酰膽堿酯酶位點結(jié)合起抑制作用，而西紅花酸則同時與催化位點和外周陰離子結(jié)合發(fā)揮抑制作用。Hadipour等[32]對β淀粉樣蛋白(aβ1-40)誘發(fā)AD模型大鼠每天腹腔注射西紅花苷(30mg/kg，連續(xù)12天)，結(jié)果顯示西紅花苷能顯著改善空間記憶能力，同時西紅花苷可改善αβ誘導(dǎo)的群體峰電位幅度和平均場興奮性突觸后電位(fEPSP)斜率(降低)，進(jìn)一步證實了西紅花苷對αβ毒性的神經(jīng)保護(hù)作用。Zhang等[33]研究發(fā)現(xiàn)，西紅花酸通過減少β淀粉樣蛋白沉積、抑制海馬NF-κb、p53表達(dá)降低炎性反應(yīng)和凋亡來改善AD轉(zhuǎn)基因小鼠的學(xué)習(xí)記憶障礙。而藏紅花醛則通過調(diào)節(jié)MAPK和PI3K途徑降低β-淀粉樣肽誘導(dǎo)的PC12凋亡和氧化應(yīng)激反應(yīng)發(fā)揮保護(hù)作用[34]。

Motaghinejad等[35]研究發(fā)現(xiàn)酒精也可導(dǎo)致神經(jīng)退行性變，而西紅花苷通過調(diào)控Akt/GSK和CREB/BDNF信號通路，發(fā)揮抗炎、抗凋亡、抗氧化應(yīng)激達(dá)到抑制酒精誘導(dǎo)的神經(jīng)退行性變。小膠質(zhì)細(xì)胞屬于神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，在神經(jīng)退行性疾病中起重要作用。過度活化的小膠質(zhì)細(xì)胞可增加氧化應(yīng)激因子和促炎癥因子的釋放引起神經(jīng)毒性，導(dǎo)致視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞死亡和凋亡，而西紅花苷通過PI3K/AKT信號通路在阻斷小膠質(zhì)細(xì)胞活化的氧化應(yīng)激反應(yīng)和炎癥反應(yīng)中發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用[36]。

4 對神經(jīng)凋亡和自噬的影響

神經(jīng)的凋亡和自噬失衡是多種神經(jīng)損傷的共同特點。Lin[37]等研究發(fā)現(xiàn)西紅花苷能顯著降低AD模型大鼠腦組織中Bax、Caspase-3、GRP78和CHOP蛋白的表達(dá)，通過降低神經(jīng)元應(yīng)激和凋亡來改善AD大鼠的學(xué)習(xí)記憶能力。Niska等[38]研究發(fā)現(xiàn)，西紅花酸可通過調(diào)節(jié)Bax和Bcl-2mRNA在HT22海馬細(xì)胞的表達(dá)，減少氧化銅納米顆粒(copper oxide nanoparticles，CuONPs)誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。脊髓損傷的病理學(xué)研究主要集中在炎癥損傷和神經(jīng)元凋亡，Zhang等[39]發(fā)現(xiàn)藏紅花醛通過抑制凋亡相關(guān)基因Bax表達(dá)保護(hù)脊髓損傷誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，抑制脊髓損傷后炎性細(xì)胞因子IL-1β、TNF-α的表達(dá)對脊髓損傷后的神經(jīng)發(fā)揮保護(hù)作用。氧化應(yīng)激是引起視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞凋亡的主要因素之一，Lv等[40]利用H2O2建立視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞(RGC-5)氧化應(yīng)激損傷模型，通過西紅花苷干預(yù)發(fā)現(xiàn)可降低ROS水平，及Bax和細(xì)胞色素C的蛋白表達(dá)，促進(jìn)Bcl-2蛋白表達(dá)和活化發(fā)揮抗凋亡作用。

Huang[41]等發(fā)現(xiàn)西紅花苷通過減少神經(jīng)元自噬明顯降低了大腦中動脈阻塞大鼠腦缺血模型的腦梗死面積，改善神經(jīng)功能。而Asadi[42]等研究發(fā)現(xiàn)西紅花苷在治療大鼠PD模型時，大鼠海馬組織中自噬相關(guān)因子Beclin-1表達(dá)水平和LC3-II/LC3-I比率并沒有發(fā)生變化，說明其在不同神經(jīng)疾病中對自噬的影響也不同。

5 對缺血缺氧腦組織的影響

腦對缺血缺氧極度敏感。Huang等[41]在研究西紅花苷對大鼠右大腦中動脈閉塞再灌注的抗缺血作用中發(fā)現(xiàn)，梗死體積減小和神經(jīng)評分降低，西紅花苷可能通過mTOR途徑發(fā)揮抗缺血、改善神經(jīng)元功能的作用。Hosseinzadeh等[43]在大鼠慢性腦低灌注模型中發(fā)現(xiàn)腦缺血引起腦損傷和相關(guān)的行為缺陷，而藏紅花提取物西紅花苷通過抗氧化作用改善慢性腦低灌注后的空間認(rèn)知能力。在大鼠缺血缺氧性腦病中，Huang等[44]應(yīng)用西紅花苷聯(lián)合低溫治療可以明顯減低大腦的氧化反應(yīng)，減少炎性介質(zhì)釋放，明顯減少梗死灶和改善腦水腫而發(fā)揮腦神經(jīng)保護(hù)作用。Tashakori-Sabzevar[45]等研究發(fā)現(xiàn)，西紅花酸(8mg/kg)能有效地保護(hù)腦皮質(zhì)和海馬神經(jīng)元免受缺血損傷，能有效預(yù)防慢性腦灌注不足大鼠海馬神經(jīng)病變，從而改善空間學(xué)習(xí)記憶能力。腦缺血缺氧后可導(dǎo)致腦組織的抗氧化能力下降，引起腦神經(jīng)結(jié)構(gòu)和功能損傷。Sadeghnia等[46]通過建立大鼠短暫的局灶性腦缺血模型，觀察了藏紅花醛對腦損傷的影響，發(fā)現(xiàn)給予藏紅花醛后，模型腦組織總巰基含量和抗氧化能力顯著增加，同時梗死體積、海馬細(xì)胞丟失數(shù)量顯著降低，藏紅花醛是通過抑制自由基的產(chǎn)生和提高抗氧化活性來發(fā)揮的。研究發(fā)現(xiàn)西紅花苷(25、50、100mg/d)可劑量依賴性減輕大鼠急性高海拔低壓缺氧所致的認(rèn)知功能障礙，同時提高PGC-1α和SIRT1水平改善海馬神經(jīng)元病理性損傷[47]。

6 對神經(jīng)病理性疼痛的影響

神經(jīng)病理性疼痛(Neuropathic Pain，NPP)為由神經(jīng)系統(tǒng)原發(fā)性損害和功能障礙所激發(fā)或引起的疼痛。常表現(xiàn)為自發(fā)性疼痛、痛覺過敏、疼痛異常和感覺異常等[48]。

Tamaddonfard等[49]觀察了腹腔注射西紅花苷對大鼠急性角膜痛的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)西紅花苷能減輕高滲鹽水引起的角膜疼痛。Karami等[50]研究發(fā)現(xiàn)西紅花酸通過降低降鈣素基因相關(guān)肽(CGRP)血漿濃度改善大鼠挫傷性脊髓損傷后引起的慢性疼痛。Wang等[51]用西紅花酸治療坐骨神經(jīng)分支選擇性結(jié)扎(spared nerve injury，SNI)神經(jīng)小鼠，發(fā)現(xiàn)可以劑量依賴性地減輕機(jī)械性和熱性痛覺異常，同時降低SNI誘導(dǎo)的TNF-α和IL-1β的升高，還恢復(fù)了SNI小鼠坐骨神經(jīng)和脊髓線粒體MnSOD的活性，顯著抑制氧化應(yīng)激反應(yīng)和神經(jīng)炎癥。Zhu[52]等研究發(fā)現(xiàn)，在大鼠脊髓神經(jīng)切斷模型中藏紅花醛(0.1mg/kg)能降低疼痛敏感性，同時抑制膠質(zhì)細(xì)胞活化標(biāo)志物GFAP、OX-42和炎性細(xì)胞因子TNF-α、IL-1β的表達(dá)。在卡拉膠誘導(dǎo)的大鼠足部炎性疼痛模型中，Tamaddonfard等[53]研究發(fā)現(xiàn)西紅花苷和藏紅花醛均可減輕水腫、抑制炎癥性疼痛和減少中性粒細(xì)胞數(shù)量。

7 展望

缺血缺氧、輻射、外傷、感染等因素均會導(dǎo)致神經(jīng)損傷和功能障礙。其損傷機(jī)制經(jīng)過多年研究，主要包括：氧化應(yīng)激損傷、炎癥促炎性細(xì)胞因子釋放、神經(jīng)凋亡和自噬、免疫反應(yīng)等。而藏紅花中的活性分子西紅花苷、西紅花酸、藏紅花醛、藏紅花苦苷等具有抗炎、抗凋亡、抗氧化、抗凋亡等多種生物活性，可以阻斷或減輕神經(jīng)系統(tǒng)疾病發(fā)生和發(fā)展中的多種信號傳導(dǎo)，這為藏紅花及其有效成分治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病提供了新的思路和方法。但大部分藥效和藥理研究只限于細(xì)胞和動物水平，臨床資料欠缺。有些成分的劑量和作用時間還要進(jìn)一步摸索，如果想把藏紅花有效成分真正應(yīng)用于臨床治療尚需大量的臨床數(shù)據(jù)資料支持。

因藏紅花有效成分的給藥途徑、生物利用度和毒理作用研究都不透徹，所以進(jìn)一步研究藥物劑型或進(jìn)行化學(xué)性修飾(以提高生物利用度和減低毒性)將成為下一步研究重點。