槲皮素對阿爾茨海默癥神經(jīng)保護作用研究

趙雨薇 甄艷杰 戴月英 沈麗霞

河北北方學院藥學系，張家口，075000，中國

阿爾茨海默癥（Alzheimer’s disease，AD）是一種進行性發(fā)展的神經(jīng)退行性疾病，多發(fā)于老年人，臨床上主要表現(xiàn)為認知、記憶和行為等功能方面嚴重減退。據(jù)估計，2010 年到2050 年，中國60 歲以上的老年人口患病率從12%將增長到33%，預計到2050 年，中國的AD 患者人數(shù)將達到2 800 萬，治療AD 的費用將超過1 萬億美元［1］。因此，AD 的治療和預防受到了全世界的關注。AD 的主要病理特征為細胞外β-淀粉樣蛋白（β-amyloid protein，Aβ）大量沉積形成的老年斑（senile plaques，SP）、細胞內(nèi)Tau 蛋白高度磷酸化形成的神經(jīng)原纖維纏結(jié)（neurofibrillary tangles，NFT）、神經(jīng)元突觸缺失和神經(jīng)元凋亡。雖然AD 的發(fā)病機制研究已百年有余，但至今仍沒有明確的結(jié)果，只存在大部分假說，包括膽堿能神經(jīng)元假說、β-淀粉樣蛋白毒性假說、Tau蛋白異常磷酸化假說、自由基與氧化應激假說、炎癥假說。臨床中所運用治療AD 的一線藥物也只是減緩病程的發(fā)展。槲皮素是一種植物雌激素，其化學結(jié)構(gòu)與17-β雌二醇（estrone，E2）相似，可競爭性激動雌激素受體發(fā)揮雌激素樣作用或拮抗雌激素作用。槲皮素及其活性成分可通過多種作用機制抑制Aβ毒性、Tau 蛋白過度磷酸化和神經(jīng)細胞凋亡，從而產(chǎn)生防治AD 的作用。本文針對槲皮素化學結(jié)構(gòu)特點和其在AD 中發(fā)揮的神經(jīng)保護作用以及可能的機制作一闡述。

1 AD 的發(fā)病機制

Aβ在腦組織及血管周圍異常沉積形成的老年斑是AD 的一個重要的病理學特征。Hardy 和Higgins 首次提出的β淀粉樣蛋白沉積假說認為，Aβ沉積是AD病理學起因，也是各種原因誘導AD 的共同通路，在發(fā)病過程中發(fā)揮核心作用，Aβ的生成增加或清除障礙均可導致AD 患者腦中Aβ異常積聚［2］。有研究表明，早期AD 患者突觸可塑性破壞與記憶力下降和晚期AD患者細胞嚴重變性與癡呆，都與Aβ作用于特定的神經(jīng)信號轉(zhuǎn)導通路有關［3］。Aβ是具有39～42 個氨基酸殘基的多肽，由β-淀粉樣前體蛋白（amyloid precursor protein，APP）異常水解產(chǎn)生的。目前，Aβ最主要的形式是Aβ1-40和Aβ1-42。其中Aβ1-42蛋白更易于形成致密纖維狀斑塊，沉積在大腦皮層和海馬區(qū)域，毒性相比Aβ1-40也更強。而Aβ25-35主要生理性地存在于老年人腦中。在AD 患者的腦中，APP 異常代謝形成不溶性的Aβ寡聚體可引起氧化應激造成線粒體損傷，過度激活膠質(zhì)細胞觸發(fā)神經(jīng)炎癥級聯(lián)發(fā)生，導致神經(jīng)細胞的凋亡［4］。此外，Aβ的沉積可誘導Tau 蛋白過度磷酸化，加劇AD 的發(fā)展。大多數(shù)臨床AD 患者中APP 功能喪失，引起Tau 蛋白的高度磷酸化，導致胞內(nèi)產(chǎn)生一系列的變化，最終形成NFT［5］。在AD 轉(zhuǎn)基因果蠅研究實驗中表明Aβ1-42使Tau 蛋白在Ser 262 位點高度磷酸化，加劇了Aβ1-42誘導的神經(jīng)元功能障礙。同時提出了Ser 262 位點Tau 磷酸化對體內(nèi)Aβ1-42誘導Tau 蛋白毒性至關重要［6］。

Tau 蛋白的異常高度磷酸化是出現(xiàn)NFTs 主要的原因，因此AD 的發(fā)生與Tau 異常高度磷酸化的關系是密不可分的。Tau 蛋白是一種微管結(jié)構(gòu)的相關蛋白，在大腦中的分布區(qū)域很是廣泛，如海馬、內(nèi)嗅區(qū)神經(jīng)元、額葉、顳葉，還有外周神經(jīng)的軸突中。在正常機體中，Tau 蛋白與微管蛋白縱向結(jié)合而減少微管的彈性，維持微管的穩(wěn)定性，并且參與調(diào)節(jié)細胞形態(tài)、物質(zhì)轉(zhuǎn)運、以及細胞內(nèi)外信息傳遞等功能［7］。Tau 蛋白的異常磷酸化可被視為是Tau 蛋白激酶和磷酸酯酶活性失衡所致，過度磷酸化后的Tau 蛋白將進一步促進Tau 蛋白積聚。研究證實AD 患者腦中Tau 蛋白磷酸化位點增多。值得注意的是其中Thr 231 和Ser 262 位點的Tau 蛋白磷酸化直接影響了微管的平衡［8］，造成神經(jīng)細胞功能退化，引發(fā)神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病的發(fā)生。

AD 的發(fā)病機制復雜，至今仍未提出明確的發(fā)病機制。除上述Aβ級聯(lián)假說和Tau 蛋白假說以外，研究較多的為線粒體級聯(lián)假說［9］。線粒體是哺乳動物細胞中ATP 的主要來源之一，神經(jīng)元活性高度依賴于線粒體的能量供應。早期研究表明［10］，AD 轉(zhuǎn)基因小鼠和患者腦內(nèi)Aβ主要沉積在線粒體內(nèi)，Aβ與線粒體二者相互作用導致氧化應激的產(chǎn)生，從而影響鈣離子的穩(wěn)態(tài)，改變線粒體膜電位和膜的通透性，釋放細胞色素C 等凋亡因子，致使細胞死亡［11］。此外，氧化應激又進一步刺激淀粉樣蛋白變性和Tau 蛋白磷酸化，最終導致毒性惡性循環(huán)［12-13］。Mayeux 等對AD 患者死后的大腦皮層樣本分析的結(jié)果表明，AD 患者腦組織中線粒體DNA重排缺失是AD 病理的重要原因，抑制線粒體障礙可能是AD 的潛在治療靶點。當前治療AD 的藥物不直接靶向線粒體，而是通過各種機制最終改善線粒體的功能，如膽堿酯酶抑制劑和N-甲基-D-天冬氨酸受體抑制劑［14］。但因藥物的副作用，在臨床上使用存在著很大的爭議。因此，仍需要尋找有效的候選藥物來延緩和治療AD。

2 槲皮素的生物活性

槲皮素的英文名稱Quercetin 源自拉丁語Quercetum，取自Quercus［15］，是一種具有多種生物活性的黃酮類化合物，其化學名為3，3’，4’，5，7-五羥基黃酮，富含于果蔬和藥用植物中。槲皮素占每天攝入的膳食黃酮類的60%～75%，其中洋蔥、蘋果、紅酒、漿果、卷心菜和茶等是日常生活中常見的槲皮素膳食攝入來源［16-17］。自然界中的槲皮素通常以糖苷衍生物形式存在，其糖基化位點常見于3 號位和7 號位的羥基，如槲皮素-7-O-葡萄糖苷和槲皮素-3-O 鼠李糖苷［18］。目前針對槲皮素的化學結(jié)構(gòu)和藥理學活性，眾多學者做了大量的研究，證實槲皮素具有抗癌、抗炎、抗氧化、抗心血管、免疫調(diào)節(jié)等重要的藥理學活性［19-21］，已經(jīng)被廣泛應用于心血管、內(nèi)分泌、消化等系統(tǒng)疾病的防治當中。近些年，槲皮素在神經(jīng)退行性疾病中的神經(jīng)保護作用受到了廣泛的關注。研究顯示槲皮素能夠促進神經(jīng)營養(yǎng)因子作用，刺激神經(jīng)軸突生長和增強突觸蛋白的表達，恢復受損大腦的重建能力［22］，還可通過調(diào)節(jié)硫氧還蛋白的表達和維持凋亡信號調(diào)節(jié)激酶1（apoptosis signal regulating kinase-1，ASK1）與硫氧還蛋白之間的相互作用來介導其神經(jīng)保護功能，改善衰老過程中認知功能障礙［23］。

3 槲皮素的吸收和藥代動力學

槲皮素根據(jù)其不同的結(jié)合型化學結(jié)構(gòu)在人體不同部位以不同的方式被吸收。槲皮素與寡糖或多糖結(jié)合的槲皮素糖苷通過腸道菌群降解方式形成苷元在大腸被吸收；槲皮素單糖苷經(jīng)腸道微生物衍生的糖苷酶水解后在小腸上部被吸收；部分槲皮素單糖苷可被鈉依賴性葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白-1（sodium-glucose co-transporters-1，SGLT-1）直接轉(zhuǎn)運進入小腸上皮細胞［24-26］。人體血漿內(nèi)槲皮素的代謝物為葡萄糖醛酸和硫酸鹽，并通過血漿轉(zhuǎn)運至靶組織或透過血腦屏障發(fā)揮重要的生物活性［27］。槲皮素的藥動學參數(shù)研究表明，槲皮素在體內(nèi)的生物利用率低，限制了槲皮素在醫(yī)藥工業(yè)的應用。溶解度低、吸收差和新陳代謝快是槲皮素生物利用低的主要方面［28］。Moon 等［29］研究了槲皮素在人體內(nèi)的藥代動力學，受試者每日三次補充500 mg 槲皮素，采集并檢測受試者的血漿和尿液，發(fā)現(xiàn)槲皮素在體內(nèi)的清除率為3.5×104L·h-1，在體內(nèi)平均半衰期為3.5 h，尿液中的槲皮素苷元和結(jié)合代謝物的回收率分別為0.05%～3.6%和0.08%～2.6%。為了提高槲皮素的生物利用度，研究人員通過對其結(jié)構(gòu)進行改造合成了槲皮素衍生物和研究了不同的給藥系統(tǒng)，如納米粒、納米乳劑、膠束和包合物等提高槲皮素在體內(nèi)的生物利用度。槲皮素不僅具有極高的藥用價值，又無致畸，無致癌，無致死作用，逐漸受到國內(nèi)外醫(yī)藥學者的重視。

4 槲皮素在AD 的神經(jīng)保護作用

4.1 拮抗β-淀粉樣蛋白的毒性作用

APP 異常水解導致Aβ在腦細胞外間隙內(nèi)聚集所形成的SP 是AD 的主要病理特征之一。APP 在細胞內(nèi)通常有兩種酶解過程：非淀粉樣蛋白途徑和淀粉樣蛋白途徑。非淀粉樣蛋白途徑過程中，APP 經(jīng)α-分泌酶和γ-分泌酶順式切割產(chǎn)生Aβ片段，其形成的大的可溶性片段不具有神經(jīng)毒性，而在淀粉樣蛋白途徑中，APP被β-分泌酶1（beta-secretase-1，BACE-1）和γ-分泌酶裂解產(chǎn)生可溶性的Aβs 具有神經(jīng)毒性［30］。Mohebali［31］等將Aβ1-42注入大鼠雙側(cè)海馬CAI 區(qū)制備AD 模型大鼠，造模5 天后給予刺山柑提取物，其主要成分為蘆丁和槲皮素，灌胃給藥42 d 后，結(jié)果顯示藥物保護組中BACE-1、APP、PSEN-1 和PSEN-2 基因表達與對照組相比明顯下調(diào)，表明槲皮素和槲皮素衍生物對AD 模型大鼠起到一定的保護作用。Jiménez 等［32］通過體外實驗研究發(fā)現(xiàn)槲皮素可與Aβ寡聚體的淀粉樣原纖維結(jié)構(gòu)可逆性結(jié)合，以濃度依賴的方式顯著減少淀粉樣蛋白的形成，逆轉(zhuǎn)Aβ25-35對APPswe 細胞損傷。Ansari［33］等發(fā)現(xiàn)用槲皮素預處理原代培養(yǎng)的海馬神經(jīng)元，可有效減弱由Aβ1-42對其誘導產(chǎn)生的細胞毒性。其作用機制可能是槲皮素通過調(diào)節(jié)氧化應激抑制蛋白質(zhì)氧化、脂質(zhì)過氧化和細胞凋亡。

4.2 抑制Tau 過度磷酸化作用

有研究表明［34］，異常的Tau 蛋白通過在神經(jīng)元之間相互傳遞，導致AD 在腦中擴散，因此致病性的Tau蛋白與AD 的發(fā)生具有密切的關聯(lián)。在顯微鏡下可觀察到AD 患者腦組織神經(jīng)元中NFT，其產(chǎn)生的主要原因是Tau 異常磷酸化形成雙螺旋細絲（paired helical filaments，PHFs）進一步形成的，最終導致神經(jīng)元變性死亡［35］。Tau 蛋白磷酸化程度是由蛋白激酶和脫磷酸化的蛋白磷酸酯酶共同作用的結(jié)果，糖原合激酶-3（glycogensynthase kinase-3，GSK-3）和細胞周期素依賴蛋白激酶5（cyclin-dependent kinase 5，CDK5）則是誘導Tau 蛋白磷酸化的主要蛋白激酶，因此，PI3K/AKT/GSK-3β信號通路可能是調(diào)節(jié)Tau 蛋白磷酸化的主要通路之一。蛋白磷酸酶2A（protein phosphatase 2A，PP2A）是磷酸化Tau 蛋白的主要磷酸酶，其去磷酸化的作用可抑制NFT 形成。有研究表明，槲皮素可顯著提高PP2A 活性表達，對谷氨酸誘導的HT22 細胞具有神經(jīng)保護作用［36］。Jiang 等［37］實驗研究提出槲皮素通過抗氧化和抗凋亡協(xié)同保護作用減少岡田酸引起的Tau蛋白異常磷酸化。另外，槲皮素還可通過抑制CDK5的活性，從而抑制Tau 蛋白在Ser 396、Ser 199、Thr 231和Thr 205 位點的過度磷酸化，減輕相關的神經(jīng)病理［38］。

4.3 抗氧化作用

氧化應激是細胞內(nèi)ROS 過量積累而引起的，在AD 類神經(jīng)退行性疾病的發(fā)病中起著核心作用［39］。ROS 主要來源是線粒體中氧化磷酸化過程中產(chǎn)生的超氧陰離子自由基，正常情況下，機體內(nèi)含有超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD），可將超氧離子轉(zhuǎn)化為過氧化氫、過氧化氫酶、谷胱甘肽過氧化物酶，進而消除自由基。當機體受到有害刺激時，SOD 活性降低，造成自由基堆積。Aβ主要沉積在線粒體中并與線粒體相互作用導致ROS 產(chǎn)生過量和ATP 耗竭［40］。槲皮素是一種具有抗氧化特性的黃酮類化合物，其抗氧化活性與其結(jié)構(gòu)中兩個功能基團相關：一個是B 環(huán)上的鄰苯二酚，另一個是C-3 位的OH 基團［41］。Costa 等［42］評價了在海馬神經(jīng)元中槲皮素對H2O2和Aβ25-35誘導細胞損傷的不同神經(jīng)保護作用，結(jié)果顯示與其抗氧化活性一致。槲皮素可完全抑制H2O2誘導神經(jīng)元的丟失、ROS 的增加和線粒體的損傷，并且發(fā)現(xiàn)這種抗氧化劑減輕了H2O2對神經(jīng)元線粒體動力學和能量代謝的影響。但在Aβ25-35誘導的細胞損傷中只起到部分保護作用，表明淀粉樣蛋白可能通過其他途徑誘導神經(jīng)元的損傷。Liu 等［43］研究發(fā)現(xiàn)槲皮素對慢性HG 中樞神經(jīng)元的保護作用可能是通過激活Nrf2/ARE 信號通路實現(xiàn)的，Nrf2（nuclear factor-erythroid 2-related factor 2，Nrf2）是細胞防御氧化應激的重要轉(zhuǎn)錄因子。在病理狀態(tài)下，Nrf2 轉(zhuǎn)位到細胞核與Maf 蛋白結(jié)合形成異源二聚體后和抗氧化反應元件（antioxidant responsive element，ARE）結(jié)合促進抗氧化基因的轉(zhuǎn)錄［44］，因此激活Nrf2-ARE 通路可以保護神經(jīng)免受氧化損傷和細胞死亡。

4.4 抗炎作用

腦組織炎癥反應與AD 的發(fā)生和發(fā)展密切相關，流行病學調(diào)查也顯示抗炎治療明顯降低了AD 發(fā)生的風險，對AD 發(fā)揮保護作用。參與AD 炎癥反應的主要有小膠質(zhì)細胞、星膠質(zhì)細胞和炎性因子。研究已證實［45］槲皮素可通過減少小膠質(zhì)細胞誘導的一氧化氮合酶基因的表達、一氧化氮的生成并激活巨噬細胞產(chǎn)生的炎性細胞因子如腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor α，TNF-α）、干擾素-γ、白細胞介素（interleukin，IL）-1β、IL-6、IL-12 和核轉(zhuǎn)錄因子κB（nuclear factor κB，NF-κB）抑制神經(jīng)炎癥的發(fā)生。Sun 等［46］通過比較槲皮素和花青素對BV-2 小膠質(zhì)細胞的抗炎活性實驗中，發(fā)現(xiàn)槲皮素本身可以刺激未經(jīng)處理的BV-2 細胞產(chǎn)生炎癥保護因子Nrf2 和HO-1，而當細胞受到LPS 刺激時，這種保護活性增強。Kao 等［47］實驗表明槲皮素和高亮姜素可顯著降低一氧化氮、誘導型一氧化氮合酶和白細胞介素-6 的生成，減少NF-κB 的核轉(zhuǎn)位，還可抑制LPS 誘導的細胞外信號調(diào)節(jié)激酶1/2（extracellular signal-regulated kinase 1/2，ERK1/2）、c-Jun 氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）的激活，提示槲皮素抗炎特性可能與激活ERK1/2、c-Jun 和抑制NF-κB 有關，起到防治AD 的作用。據(jù)報道槲皮素是抑制小膠質(zhì)細胞氧化應激和炎癥反應的最有效的黃酮類成分［48］。

4.5 改善認知功能障礙

認知障礙和記憶喪失是老年人癡呆最常見的原因。槲皮素已被廣泛認為是可以預防或減緩與年齡相關的神經(jīng)退行性疾病的一種潛在治療藥物。Hayakawa 等［49］用槲皮素長期喂養(yǎng)APP23 AD 模型小鼠后研究結(jié)果表明，槲皮素可通過誘導小鼠腦內(nèi)受損細胞內(nèi)Gadd34 的表達，抑制eIF2a 的磷酸化和激活轉(zhuǎn)錄因子4 的翻譯，從而改善衰老小鼠的認知和記憶損傷，延緩AD 模型小鼠早期記憶的惡化。Li 等［50］通過1，1-二苯基-2-苦基肼（1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）法和Y-迷宮實驗評價了槲皮素對Aβ處理小鼠4 d 后的自由基猝滅能力和對工作記憶的影響。結(jié)果表明，槲皮素使DPPH 自由基活性降低了76.5%。明顯改善Aβ所致的小鼠學習記憶衰退。Paula 等［51］實驗提出，長期口服槲皮素可有效抑制三重轉(zhuǎn)基因AD 小鼠腦組織中Aβ的變性，并且可減少海馬和杏仁核的病變。以上結(jié)果均可表明，槲皮素有助于延緩AD 的組織病理學特征和認知功能缺陷的發(fā)展。

5 槲皮素治療AD 的潛在作用機制

5.1 通過雌激素受體介導的雌激素樣神經(jīng)保護

大量實驗研究表明，雌激素替代治療不僅對骨質(zhì)疏松、心血管、心臟等具有保護作用，還可改善認知能力以及延緩AD 的發(fā)病［52-54］。雌激素可透過血腦屏障，也可由大腦膽固醇產(chǎn)生內(nèi)源性雌激素來調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)能量代謝的重要信號分子。如葡萄糖運輸、有氧糖酵解和促進線粒體生物合成［55］。雌激素的神經(jīng)保護作用主要是與雌激素受體（estrogen receptor，ER）結(jié)合介導的，包括雌激素受體a（ERa）、雌激素受體β（ERβ）和G 蛋白偶聯(lián)雌激素受體（GPER30）。ER 在整個大腦的神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細胞上均有表達，雌激素與不同靶細胞內(nèi)ER 結(jié)合啟動基因的轉(zhuǎn)錄、翻譯和激活一系列信號通路的級聯(lián)反應，快速產(chǎn)生生物學效應。研究表明，雌激素可通過抑制天冬氨酸蛋白水解酶活性，上調(diào)抗凋亡分子Bcl-2 活性，抑制促凋亡分子Bax 的表達，抑制細胞的凋亡［56］；促進APP 的分解和代謝來抑制Aβ誘導的神經(jīng)細胞損傷［57-58］；激活MAPK 和PI3K/Akt 信號通路抑制GSK3β活性，減少Tau 蛋白過度磷酸化［59］。

槲皮素具有與雌激素相似的結(jié)構(gòu)特征，含有相似距離的羥基和一個酚環(huán)，在是否能與雌激素受體結(jié)合中起到重要的作用。本課題組前期研究結(jié)果表明槲皮素在一定劑量范圍內(nèi)能促進雌激素受體陽性細胞系MCF-7、T47D 細胞增殖，但對雌激素受體陰性細胞系MDA-MB231 無影響，當槲皮素與雌激素受體拮抗劑（ICI182780）共同作用時，其對細胞增殖作用與溶劑對照組相比無統(tǒng)計學差異，表明槲皮素具有雌激素樣作用并且是通過ERs 介導的［60］。進一步采用RT-PCR 和Western Blot 法檢測槲皮素對ERs 表達的影響，結(jié)果顯示ERa mRNA 和蛋白均有表達，對ERβ表達無影響［61］，這與槲皮素對大鼠皮層神經(jīng)元保護實驗研究的結(jié)果一致［62］，槲皮素可顯著提高ERa 蛋白表達量，通過雌激素樣作用對體外培養(yǎng)的皮層神經(jīng)元的活性具有保護作用，其保護作用可被ICI182780 阻斷。槲皮素不僅有雌激素樣作用還有抗雌激素樣作用。槲皮素對子宮形態(tài)學和增殖影響的研究中發(fā)現(xiàn)小劑量的槲皮素對子宮形態(tài)學和增殖的作用表現(xiàn)為抗雌激素特性，而大劑量的槲皮素則表現(xiàn)為雌激素特性［63］。因此，槲皮素具有與E2相似但不完全相同的機制。槲皮素作為一種植物雌激素，在治療和緩解AD 發(fā)病方面受到了學者的廣泛關注。已有實驗證實［64］，槲皮素通過ERa 對神經(jīng)元具有雌激素樣保護作用，上調(diào)Bcl-2 蛋白的表達，下調(diào)Bax和Caspase-3 蛋白的表達，減輕Aβ25-35致PC12 細胞的損傷，但作用機制尚不明確。因此，需要深入研究槲皮素運用于AD 治療的雌激素樣的作用機制。

5.2 通過抑制線粒體凋亡發(fā)揮神經(jīng)保護

研究表明［65］，線粒體功能障礙是導致AD 發(fā)病早期階段神經(jīng)元能量缺乏的主要原因。線粒體功能障礙會加劇Aβ沉積和Tau 蛋白異常磷酸化，這兩種病理反過來又促進了線粒體損傷，并通過線粒體依賴性凋亡通路誘導細胞凋亡。維持線粒體形態(tài)和功能可能是治療AD 發(fā)病的潛在治療策略［66］。Bcl-2 家族蛋白是線粒體凋亡的主要調(diào)控蛋白，其成員包含抑凋亡蛋白，如Bcl-2、Bcl-xL、Bcl-w 和促凋亡蛋白，如Bax、Bak、Bim。前者可通過影響線粒體膜通透性的改變或轉(zhuǎn)運孔的開放抑制細胞色素C（cytochrome C，Cyt C）的釋放［67］。Cyt C 為一種促凋亡物質(zhì)，正常情況下存在于線粒體的膜間隙，不能通過線粒體，當受到相應的凋亡信號刺激時才釋放到胞質(zhì)中引起細胞的凋亡。

最近研究發(fā)現(xiàn)［68-70］，槲皮素可能不只依賴于其清除自由基的特性而發(fā)揮對線粒體的保護作用。槲皮素可通過調(diào)節(jié)與線粒體生物合成、線粒體膜電位、ATP 合成代謝的氧化還原相關的信號通路，減少線粒體誘導的細胞凋亡。Sharma 等［71］實驗表明槲皮素預處理后上調(diào)Bcl-2 和下調(diào)Bax 蛋白的表達，可減少鋁誘導的大鼠腦內(nèi)細胞的死亡。此外，槲皮素還抑制了線粒體細胞色素C的釋放以及Caspase 的活化，減輕了鋁誘導的線粒體腫脹、嵴丟失和染色質(zhì)的凝聚等情況。Wang 等［72］發(fā)現(xiàn)槲皮素可使APPswe/PS1dE9 轉(zhuǎn)基因AD 模型小鼠的海馬、皮層和紋狀體中線粒體的ATP 水平恢復50%～85%，提高AMPK 的活性，改善線粒體功能障礙，減少衰老斑塊沉積。在體外實驗中［73］，槲皮素可減輕3-硝基丙酸對線粒體造成的腫脹，恢復大鼠線粒體內(nèi)CAT 和Mn-SOD 的活性，降低脂質(zhì)過氧化水平。但槲皮素單獨作用時對CAT 和Mn-SOD 線粒體酶沒有調(diào)節(jié)作用，也沒有引起其他氧化還原參數(shù)的變化。因此推論出，槲皮素可能通過維持線粒體穩(wěn)態(tài)來抑制細胞的凋亡。

5.3 通過激活MAPK 信號轉(zhuǎn)導通路發(fā)揮神經(jīng)保護

絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）是一種高度保守的絲氨酸/蘇氨酸激酶超家族成員，將膜信號傳遞到細胞核中，是細胞中主要的信息傳遞鏈。在AD 的基因表達、調(diào)控細胞周期、增殖、分化、炎癥到細胞死亡等過程中發(fā)揮著重要作 用［74］。MAPK 信號轉(zhuǎn)導途徑通過磷酸化三級酶促級聯(lián)反應依次激活，即細胞接受細胞外刺激后激活MAPKK激酶（MAPKKK），磷酸化的MAPKK 激酶激活MAPK激酶（MAPKK），最后磷酸化MAPKs，并通過轉(zhuǎn)錄或非轉(zhuǎn)錄途徑應答不同的細胞外刺激。目前已發(fā)現(xiàn)存在著多條并行的MAPKs 信號通路，ERK1/2、JNK/應激激活蛋白激酶（stress-activated protein kinase，SAPK）和p38 絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，p38MAPK）是MAPK 最具特征性的三條通路。ERK1/2 信號轉(zhuǎn)導通路主要調(diào)控細胞的生長和分化；JNK 和p38MAPK 信號轉(zhuǎn)導通路在炎癥與細胞凋亡等應激反應中發(fā)揮重要作用，故常把二者放在一起研究。

在哺乳類動物細胞中，與ERK1/2 相關的細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導途徑被認為是經(jīng)典的MAPK 信號轉(zhuǎn)導途徑。少量Aβ即可通過Ras 依賴的信號轉(zhuǎn)導通路激活MEK以及下游的ERKs，進而啟動轉(zhuǎn)錄因子Fos、c-Myc、Jun、Elk-1 等，表達一些促進神經(jīng)細胞生存或者產(chǎn)生抗神經(jīng)細胞凋亡的蛋白。槲皮素抗氧化損傷機制研究中，槲皮素通過激活ERK1/2 信號轉(zhuǎn)導通路，上調(diào)Bcl-2/Bax 的比例，對P19 神經(jīng)元產(chǎn)生保護作用。當ERK1/2抑制劑UO126 存在的情況下，可逆轉(zhuǎn)槲皮素的保護作 用［75］。Lee［76］等實驗結(jié)果同樣證實了槲皮素可通過激活ERK1/2 信號通路使小鼠胚腦皮質(zhì)神經(jīng)元免受左丁硫氨酸亞砜的損傷。激活ERK1/2 可能是槲皮素發(fā)揮神經(jīng)保護作用的機制之一。

JNK 及其底物c-jun 磷酸化激活也常被認為與細胞凋亡有關。紫外線照射，蛋白合成抑制劑、自由基、炎癥因子，生長因子等均可激活JNK 信號通路，因此JNK信號通路又被稱為SAPK。研究表明［77］，Aβ可以誘導JNK 在神經(jīng)元中表達，進而激活c-jun、ATF-2、Elk-1 等轉(zhuǎn)錄因子，導致神經(jīng)元凋亡。相反，抑制JNK 的活性表達可減輕Aβ引起PC12 神經(jīng)元的損傷［78］。JNK 和p38 信號通路含有相同的上游激活因子，如ASK1 和TAK1。一般認為能激活JNK 信號通路的細胞外刺激也能激活p38MAPK 信號通路。AD 生物學研究中細胞和動物模型實驗表明［79］，p38MAPK 參與AD 的發(fā)生和發(fā)展等多個環(huán)節(jié)，包括Tau 磷酸化、神經(jīng)毒性、神經(jīng)炎癥和突觸功能障礙。最近一項臨床研究報告顯示［80］，AD 患者中磷酸化的p38MAPK 程度與病程呈正相關。因此，抑制p38MAPK 被廣泛認為是治療AD 的一種有前途的策略。Yung 等［81］將包裹槲皮素的脂質(zhì)體與緩激肽類似物RMP-7 和乳鐵蛋白LF 形成復合物，研究其在人腦微血管內(nèi)皮細胞的穿透能力和Aβ對SKN-MC 細胞毒性實驗中發(fā)現(xiàn)，復合物增強了槲皮素通過血腦屏障的能力，顯著抑制SK-N-MC 細胞內(nèi)JNK和p38MAPK 磷酸化，降低了Aβ誘導的細胞毒性，提高細胞的存活率。高糖誘導的大鼠海馬神經(jīng)元凋亡實驗中［82］，模型組中p-p38/p38、p-JNK/JNK 比值均明顯升高。為進一步探索神經(jīng)元凋亡是否與p-38MAPK和JNK 信號通路有關，使用p38MAPK 通路抑制劑SB239063 和JNK 通路抑制劑SP200125 分別進行干預，觀察到抑制劑組p38 和JNK 磷酸化水平均顯著的下降，抑制了細胞凋亡數(shù)目。另外發(fā)現(xiàn)藥物保護組中槲皮素同樣通過抑制p38MAPK 和JNK 磷酸化，發(fā)揮與抑制劑組相似的神經(jīng)保護作用。綜上實驗結(jié)果表明，槲皮素可依賴激活MAPK 信號轉(zhuǎn)導通路，介導神經(jīng)保護作用。

5.4 通過激活PI3K/Akt 信號轉(zhuǎn)導通路發(fā)揮神經(jīng)保護

磷脂酰肌醇3-激酶（phospha-tidylinositol-3-kinase，PI3K）/蛋白激酶B（proteinkinase B，PKB，又稱AKT）是以AKT 為中心的信號級聯(lián)通路，廣泛存在于各種類型的細胞中，接收胞外信號并作出細胞應答，參與細胞的增殖分化和生長調(diào)節(jié)，在治療AD 研究中受到極大的關注［83］。G 蛋白偶聯(lián)受體和蛋白酪氨酸激酶受體均可激活PI3K［84］，激活的PI3K 可誘導AKT 的活化。AKT 是重要的下游靶激酶，活化的AKT 可抑制促凋亡蛋白FOXO、Bad、caspase-9 的表達而直接發(fā)揮抗凋亡作用，還可啟動CREB、NF-κB 等轉(zhuǎn)錄因子的表達來促進細胞存活［85］。AKT 參與調(diào)控的抗細胞凋亡途徑主要是通過磷酸化GSK-3β使其失活介導的。當AKT 的Ser 473 和Thr 308 位點磷酸化受到抑制時，AKT 活性降低，減弱了下游GSK-3β的Sre 9 位點磷酸化，增強細胞內(nèi)線粒體膜通透性，釋放細胞凋亡因子，誘導細胞凋亡［86］。

GSK-3β激活下游因子，導致微管相關的Tau蛋白發(fā)生磷酸化，是形成神經(jīng)原纖維纏結(jié)的重要原因之一［87］。此外，Aβ誘導神經(jīng)元或干細胞的神經(jīng)毒性主要是由于Aβ寡聚體阻斷PI3K/AKT 信號通路的活性，激活了GSK-3β表達，致使增加Tau 蛋白的高磷酸化［88］。除通過GSK-3β來調(diào)控Tau 蛋白的磷酸化，PI3K/AKT還可通過其他信號通路交叉作用來影響AD。抑制PI3K/AKT 信號通路可誘導線粒體下游通路的激活，促進細胞凋亡；激活PI3K/AKT 信號通路引起AKT 級聯(lián)的磷酸化，可抑制氧化損傷［89］。大量研究表明，槲皮素的神經(jīng)保護作用與PI3K/Akt/GSK-3β信號通路相關。Chang［90］等研究表明，在腦缺血大鼠腦中，槲皮素顯著減少了缺氧后活性氧的生成和腦梗死面積，促進抗氧化和抗凋亡蛋白的表達，與PI3K/AKT 抑制劑（LY294002）共同作用后，消除了槲皮素的神經(jīng)保護作用，槲皮素的抗氧化作用可能是通過PI3K/AKT 信號通路介導的。槲皮素對PI3K/Akt/GSK-3β信號通路的作用在岡田酸誘導的HT22 海馬神經(jīng)元損傷研究中也得到了證實［37］。另外一項研究也證實了，槲皮素在腦內(nèi)的神經(jīng)保護作用與上調(diào)AKT 相關，并通過抑制線粒體依賴的半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶介導的凋亡途徑減少缺血后的細胞凋亡［91］。

6 總結(jié)與展望

槲皮素及其苷類化合物對抗AD 具有廣泛的神經(jīng)保護作用。如上所述，槲皮素治療AD 的機制主要包括干擾β-淀粉蛋白的形成和沉積，抑制Tau 蛋白的過度磷酸化來干預AD 的疾病發(fā)展過程，通過抗炎癥反應、抗氧化應激和抑制細胞凋亡等發(fā)揮對神經(jīng)細胞的保護作用，另外對神經(jīng)細胞還具有雌激素樣作用。近年來，槲皮素的雌激素樣神經(jīng)保護作用受到越來越多學者的關注。流行病學發(fā)現(xiàn)，絕經(jīng)后的婦女人群患AD 的概率遠大于男性，提示雌激素減少是AD 的危險因素，雌激素替代治療有可能防治和延遲AD 的發(fā)生［92］。但雌激素替代治療的潛在的致癌風險，影響了雌激素在臨床上的應用。植物雌激素含有與雌激素類似的作用效果，但植物雌激素可通過雌激素抵抗作用減少某些癌癥的發(fā)生。槲皮素屬于黃酮類植物雌激素，已有大量研究表明，槲皮素對神經(jīng)細胞具有雌激素樣保護作用，但其具體的信號轉(zhuǎn)導通路以及藥理機制尚缺乏深入研究。總之，槲皮素在治療AD 方面有望作為具有保護作用的雌激素替代物之一。