中醫(yī)藥防治阿爾茨海默病的新視角
——靶向腸道菌群

陳慧澤，孟勝喜

阿爾茨海默病(Alzheimer′s disease，AD)是一種與年齡相關(guān)的慢性進(jìn)行性神經(jīng)退行性疾病，是引起癡呆的最常見原因。AD主要病理特征為β淀粉樣蛋白(β-amyloid，Aβ)沉積而形成的老年斑(senile plaques，SP)和tau蛋白異常磷酸化形成的神經(jīng)元纖維纏結(jié)(neurofibrillary tangles，NFTs)[1-3]。其主要臨床癥狀為記憶、認(rèn)知功能障礙，日常生活能力進(jìn)行性下降，常伴隨有行為改變和(或)相關(guān)神經(jīng)精神癥狀。少部分AD病人于65歲之前可出現(xiàn)相應(yīng)癥狀，即早發(fā)型AD，而95%以上的AD病人則于老年期發(fā)病，即晚發(fā)型AD。AD已經(jīng)成為當(dāng)前社會非常嚴(yán)峻的巨大公共衛(wèi)生挑戰(zhàn)。但目前尚缺乏延緩、阻止或逆轉(zhuǎn)其進(jìn)展的有效方法。腸道菌群(gut microbiota，GM)是人體內(nèi)的微生物，人體腸道內(nèi)大約寄生著105億個細(xì)菌，腸道微生物及其代謝產(chǎn)物通過物質(zhì)代謝功能、免疫和對外源性病原體的抵抗等在維持機體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮著重要作用[4]。目前人們認(rèn)為腸道菌群通過維持在固有免疫和適應(yīng)性免疫方面的自穩(wěn)調(diào)節(jié)從而在大腦功能調(diào)節(jié)方面起著關(guān)鍵作用[1，5]。最近一些文獻(xiàn)已經(jīng)報道了內(nèi)源性腸道菌群與大腦存在著密切的關(guān)系[6-10]。近年來，從調(diào)節(jié)腸道菌群入手防治AD的方法已經(jīng)引起了學(xué)者越來越多的關(guān)注和興趣[11]。

1 腸道菌群與AD的相關(guān)性

腸道微生物群與大腦相互作用，被稱為微生物-腸-腦軸(microbiota-gut-brain axis，MGBA)。腸道菌群通過MGBA在調(diào)節(jié)多種神經(jīng)遞質(zhì)方面起著關(guān)鍵作用。腸道菌群參與了腸道和大腦之間的雙向交流?；诖?，腸道菌群也被稱為“第二基因組”或“第二大腦”，是人體內(nèi)最大的微生物庫群，在與年齡相關(guān)的神經(jīng)退行性疾病的發(fā)病和進(jìn)展中起著非常重要的作用[12]。腸道菌群失調(diào)可引起腸道通透性增高和全身炎癥。這可能導(dǎo)致AD病理的發(fā)展以及通過神經(jīng)、免疫、內(nèi)分泌和代謝途徑造成的認(rèn)知障礙。目前，已經(jīng)證明腸道菌群的調(diào)節(jié)具有誘導(dǎo)對神經(jīng)通路有益的作用，從而延緩AD的進(jìn)展[11]。

有研究表明，對認(rèn)知功能障礙病人采用益生菌制劑輔助治療不但可以調(diào)節(jié)腸道菌群結(jié)構(gòu)，還可改善病人的認(rèn)知功能障礙，表明腸道菌群紊亂很可能與機體的認(rèn)知功能有關(guān)[13]。腸道有益菌減少、有害菌增多不僅可以引發(fā)炎癥和全身氧化應(yīng)激反應(yīng)[14]，還可影響神經(jīng)-內(nèi)分泌系統(tǒng)，導(dǎo)致5-羥色胺、β-氨基丁酸等神經(jīng)遞質(zhì)水平紊亂，而這些均參與AD的發(fā)生和認(rèn)知功能損害[15-16]。Liu等[17]通過前瞻性和橫斷面研究，探索AD和正常認(rèn)知健康對照組之間的腸道菌群差異，共招募97名受試者[33例AD、32例遺忘型輕度認(rèn)知障礙(aMCI)、32名正常認(rèn)知者]，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與aMCI病人和正常認(rèn)知者相比，AD病人糞便微生物多樣性降低，3組微生物成分差異有統(tǒng)計學(xué)意義；在細(xì)菌類群中，與正常認(rèn)知者相比，AD組的厚壁菌門比例明顯降低，而變形菌門比例明顯升高，此外，這兩類細(xì)菌在屬、門、科水平也觀察到同樣的差異。從正常認(rèn)知者到aMCI病人，再到AD病人，腸道中的變形菌綱、腸桿菌目和腸桿菌科表現(xiàn)為逐漸增加；AD病人的臨床嚴(yán)重程度與出現(xiàn)變化的微生物豐度之間存在明顯相關(guān)性；AD和aMCI病人中與多糖生物合成和代謝相關(guān)通路上調(diào)，AD病人中免疫系統(tǒng)相關(guān)通路下調(diào)。重要的是，從優(yōu)勢菌群的差異可以有效將正常認(rèn)知者與aMCI、AD病人區(qū)別開，也可以將aMCI與AD病人區(qū)別開。值得注意的是，基于腸桿菌科豐度的模型可以將AD與aMCI和正常認(rèn)知者區(qū)分開。因此，與癡呆前期aMCI期和健康受試者相比，AD病人與獨特的微生物群落，特別是高豐度的腸桿菌科有關(guān)。

Zhuang等[18]收集了43例AD病人和43名年齡和性別匹配的認(rèn)知正常對照者的糞便樣本，采用16S核糖體RNA測序技術(shù)分析其糞便中的微生物群組成，兩組腸道菌群組成不同，AD病人的幾個細(xì)菌類群在分類水平上與對照組明顯不同，如Bacteroides、Actinobacteria、Ruminococcus、Lachnospiraceae和Selenomonadales。研究結(jié)果提示，AD病人的腸道菌群發(fā)生了改變，可能參與了AD的發(fā)病機制。周達(dá)成等[19]收集86例老年AD病人(研究組)和73名健康志愿者(對照組)，以高通量測序測定兩組腸道菌群的多樣性。研究組中腸道菌群Chao1指數(shù)、Shannon指數(shù)、Actinobacteria、Bacteroidetes、Actinomycetaceae、Lactobacillaceae、Bacteroidaceae、Bifidobacterium、Lactobacillus和Bacteroides相對豐度與簡易智力狀態(tài)檢查量表(MMSE)得分的關(guān)系均呈正相關(guān)，F(xiàn)irmicutes、Proteobacteria、Ascomycota、Clostridiaceae、Pseudomonaceae、Staphylococcaceae、Enterobacteriaceae、Cryptococcgeniusae、Clostridium、Pseudomonas、Staphylococcus、Proteus和Candida相對豐度與MMSE得分的關(guān)系均呈負(fù)相關(guān)。因此，老年AD病人腸道微生物結(jié)構(gòu)存在異常，且認(rèn)知功能障礙者更加明顯，認(rèn)知功能與腸道菌群相關(guān)，通過臨床對照研究也證實了老年AD病人腸道微生物菌群結(jié)構(gòu)存在異常，并且認(rèn)知功能障礙者菌群紊亂更加嚴(yán)重。

2 基于腸道菌群從腎虛痰瘀論治AD

衰老與AD發(fā)病早期具有相似的病變特征與生化改變[20]。衰老在細(xì)胞水平表現(xiàn)為線粒體能量代謝障礙，細(xì)胞功能下降，Aβ清除減少導(dǎo)致Aβ沉積而發(fā)為AD。Aβ是AD發(fā)生發(fā)展的重要病理因素，其沉積的根源是以細(xì)胞功能下降為特征的衰老表現(xiàn)。而衰老又與中醫(yī)“腎”的關(guān)系非常密切。腎藏精而生髓，腎虛精虧可引起機體衰老，臟腑功能紊亂，陰陽失調(diào)，氣血津液代謝失常故而形成痰瘀。痰瘀是AD重要的繼發(fā)致病因素，其形成的根本原因是以臟腑功能紊亂為特征的衰老表現(xiàn)。

正常情況下腦內(nèi)Aβ生成與清除處于動態(tài)平衡[21]。Aβ的清除下降可導(dǎo)致老年斑形成，未被及時清除的Aβ加重腦組織的神經(jīng)毒性損傷，促進(jìn)AD病變進(jìn)展。Aβ蓄積在血管壁，可以損傷腦血管系統(tǒng)，導(dǎo)致血腦屏障(blood-brain barrier，BBB)運輸清除系統(tǒng)功能障礙及腦血流下降，腦內(nèi)代謝產(chǎn)物堆積，神經(jīng)血管功能紊亂、血管退化，并激活神經(jīng)血管炎癥反應(yīng)，損傷神經(jīng)細(xì)胞而促進(jìn)AD病情發(fā)展。這與“痰瘀”在AD中的作用特點非常吻合，痰瘀互結(jié)，使得病情復(fù)雜、纏綿難愈，痰瘀阻遏氣機，清陽不升，神明失養(yǎng)；痰瘀閉阻，損傷腦絡(luò)，這又成為促進(jìn)AD發(fā)生發(fā)展的繼發(fā)性致病因素。因此，Aβ蓄積可能是痰瘀互結(jié)的一種病理基礎(chǔ)，神經(jīng)元及腦血管系統(tǒng)損傷是痰瘀互結(jié)引起的繼發(fā)性損傷[22-23]。本課題組遵循中醫(yī)學(xué)理論，以AD的主要病機腎虛痰瘀為研究重點，經(jīng)過長期臨床探索總結(jié)出治療AD療效明確的中藥復(fù)方恒清Ⅱ號方(專利號：ZL201910371018.5)。方中益智仁溫脾暖腎、縮尿固精，黃芪補氣固表、利尿托毒，菟絲子補益肝腎、固精縮尿，川芎活血行氣、祛風(fēng)止痛，熟地黃補血滋陰、益精填髓，桑寄生補肝腎、強筋骨、除風(fēng)濕、通經(jīng)絡(luò)，石決明平肝清熱、明目去翳，杜仲補肝腎、強筋骨，地龍清熱息風(fēng)、通絡(luò)利尿，郁金活血止痛、行氣解郁、清熱涼血、清心開竅，天麻息風(fēng)定驚，鉤藤息風(fēng)定驚、清熱平肝。諸藥合用補益腎精、化痰祛濁、活血化瘀，使髓海得以充養(yǎng)，神智得以恢復(fù)。

本課題組前期選取AD病人120例，分為對照組和治療組。對照組給予鹽酸多奈哌齊片，治療組給予恒清Ⅱ號方聯(lián)合鹽酸多奈哌齊片，兩組療程均為3個月。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，治療組腸道中梭狀芽孢桿菌、假單胞菌、葡萄球菌、變形桿菌、假絲酵母菌、脆弱擬桿菌均低于對照組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.01)；雙歧桿菌及乳酸桿菌均明顯高于對照組(P均<0.01)。因此，恒清Ⅱ號方聯(lián)合鹽酸多奈哌齊片可以有效地治療AD。其作用機制可能與調(diào)節(jié)AD病人腸道菌群有關(guān)。

3 中藥通過調(diào)節(jié)腸道菌群防治AD

3.1 中藥復(fù)方

3.1.1 解毒化瘀湯 張云龍等[24]研究發(fā)現(xiàn)，與黃連解毒湯原方比較，解毒化瘀湯可以通過調(diào)控N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)/腺苷三磷酸酶(ATPase)/腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)信號通路上調(diào)AD模型小鼠海馬腺苷和腸道Dorea菌屬水平，重塑大腦和腸道的溝通，從而改善AD模型小鼠的學(xué)習(xí)、記憶障礙。

3.1.2 柴胡疏肝散 王穎[25]研究發(fā)現(xiàn)柴胡疏肝散可以明顯改善淀粉樣前體蛋白(APP)/早老素1(PS1)模型小鼠學(xué)習(xí)和記憶能力。用柴胡疏肝散處理 APP/PS1模型AD小鼠后，發(fā)現(xiàn)小鼠腸道菌群中梭菌屬、羅氏菌屬、擬桿菌屬的菌群均明顯降低，逆轉(zhuǎn)了AD小鼠腸道菌群紊亂，緩解小鼠腦內(nèi)老年斑的形成。

3.1.3 LW-AFC LW-AFC是由經(jīng)典中醫(yī)方劑六味地黃湯衍生而成的新方劑，是一種很有前途的治療AD的藥物，通過兩種經(jīng)典的AD小鼠模型[快速老化模型小鼠(SAMP8)和APP/PS1小鼠]實驗研究發(fā)現(xiàn)，LW-AFC可以改善空間學(xué)習(xí)和記憶能力、被動和主動回避反應(yīng)能力、物體識別記憶能力等認(rèn)知行為，而腸道菌群是其發(fā)揮作用的靶點之一[26-27]。

3.2 單味中藥

3.2.1 大黃(Rhubarb) Zhao等[28]使用人類微生物相關(guān)(HMA)-AD大鼠模型，通過評估學(xué)習(xí)和空間記憶、組織病理學(xué)和腦組織神經(jīng)遞質(zhì)表達(dá)，來評價大黃對認(rèn)知功能障礙的治療作用，通過16S rRNA基因測序分析大黃干預(yù)前后大鼠腸道微生物組成。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，大黃對HMA-AD大鼠的學(xué)習(xí)和空間記憶有改善作用，對HMA-AD大鼠腦組織神經(jīng)元有保護(hù)作用，可明顯降低HMA-AD大鼠海馬區(qū)5-羥色胺的濃度。此外，大黃還影響了大腸中毛螺科菌NK4A136群和乳酸菌的豐度。因此，大黃可通過調(diào)節(jié)有益菌群的豐度來改善HMA-AD大鼠的認(rèn)知功能障礙，可能影響海馬區(qū)5-羥色胺的濃度。

3.2.2 石菖蒲(rhizoma acori graminei) 林路寧等[29]將3xTg-AD小鼠隨機分為3xTg-AD組(M組)、石菖蒲水提物 4 g/kg組(D組)、石菖蒲水提物 8 g/kg組(Z組)和石菖蒲水提物16 g/kg組(G組)；同月齡C57BL/6J小鼠設(shè)為野生對照組(W組)。給藥4個月后發(fā)現(xiàn)，與W組小鼠比較，M組小鼠學(xué)習(xí)記憶能力明顯降低，腸道菌群從門到屬水平均發(fā)生了明顯變化，盲腸菌群中Turicibacter和結(jié)腸菌群中 Allobaculum明顯增多；與M組小鼠比較，G組小鼠的學(xué)習(xí)記憶能力明顯提高；在門水平上結(jié)腸菌群中Bacteroidetes顯著增加、Firmicutes顯著減少，在屬水平上盲腸菌群中Turicibacter和結(jié)腸菌群中Allobaculum明顯減少。因此，石菖蒲能提高3xTg-AD小鼠的學(xué)習(xí)記憶能力，改善腸道菌群失調(diào)。

3.2.3 天麻(Gastrodia elata) 趙文斌[30]用天麻水煎液、天麻素、香蘭素、天麻多糖對三氯化鋁和D-半乳糖聯(lián)合誘導(dǎo)的AD模型小鼠進(jìn)行灌胃治療。通過腸道微生物16S rRNA測序分析探討了各組腸道菌群的豐度變化，在天麻水煎液高劑量組發(fā)現(xiàn)了約氏乳桿菌、羅伊氏乳桿菌、鼠乳桿菌3種益生菌，表明天麻水煎液可以通過改變AD病人的腸道菌群從而改善其病情。

3.3 中藥單體

3.3.1 淫羊藿苷(icariin，ICA)聯(lián)合三七總皂苷(Panax notoginseng saponins，PNS) Zhang等[31]用ICA和PNS干預(yù)APP/PS1轉(zhuǎn)基因小鼠，AD組細(xì)菌多樣性最低，而ICA+PNS治療組細(xì)菌多樣性明顯高于AD組。因此，ICA聯(lián)合PNS治療可改善AD所致的記憶損害。其機制可能與腸道菌群的調(diào)節(jié)有關(guān)。

3.3.2 大黃酸(Rhein) 大黃酸是大黃的主要成分。高脂肪飼料喂養(yǎng)C57BL/6J雄性小鼠8周，從而誘導(dǎo)肥胖，再以大黃酸干預(yù)6周。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，大黃酸干預(yù)可以預(yù)防高脂肪飼料喂養(yǎng)導(dǎo)致的認(rèn)知記憶障礙。此外，大黃酸還能抑制高脂肪飲食誘導(dǎo)的血清脂多糖(LPS)水平升高、結(jié)腸內(nèi)促炎性巨噬細(xì)胞的增加和腸道菌群的改變，包括降低普氏桿菌和脫硫弧菌，增加雙歧桿菌和乳酸菌。因此，大黃酸可以改善高脂肪飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠的認(rèn)知記憶能力，其可能通過調(diào)節(jié)微生物群、降低內(nèi)毒素血癥、抑制巨噬細(xì)胞蓄積、抗神經(jīng)炎癥和上調(diào)腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)表達(dá)來實現(xiàn)[32]。

3.3.3 槲皮素(quercetin) 有研究探討了槲皮素在不同維生素D(vitamin D)狀態(tài)下對APP/PS1小鼠記憶障礙的影響，將APP/PS1小鼠分為對照組(CON組)、低劑量維生素D+槲皮素組(LVD組)、中劑量維生素D+槲皮素組和高劑量維生素D+槲皮素組，在Morris水迷宮實驗中，LVD組小鼠對認(rèn)知功能的改善效果最好，表現(xiàn)為平臺潛伏期降低、目標(biāo)象限的跨越次數(shù)和游泳距離的增加；LVD組腸道微生物多樣性增加，Glutamicibacter、Facklamia 和Aerocorrus的相對豐度提高；海馬區(qū)，ser396和ser404的磷酸化-Tau(p-Tau)蛋白、膠質(zhì)纖維酸性蛋白(GFAP)、Ibα1、miR-26a、miR-132與Aerocorrus呈負(fù)相關(guān)；ser404的p-Tau、Ibα1與Facklamia呈負(fù)相關(guān)[33]。因此，槲皮素在對低維生素D狀態(tài)下改善認(rèn)知功能更有效。這可能是由于干預(yù)減少了老年斑、tau蛋白磷酸化和神經(jīng)炎癥，上調(diào)了BDNF，降低了miR-26a和miR-125b，增加了miR-132，并增加了腸道菌群的多樣性。

3.3.4 矢車菊素-3-O-葡萄糖苷(Cy3G) Cy3G是植物中廣泛存在且含量豐富的花色苷(花色素的糖苷形式)單體。宋楠[34]研究發(fā)現(xiàn)APPswe/ PS1△E9AD小鼠被Gy3G 處理后8周，小鼠空腹血糖水平降低，海馬區(qū)糖代謝異常情況得到緩解，減緩了小鼠腦萎縮程度，抑制了老年斑的形成，改善了認(rèn)知功能。同時Gy3G可以降低腸道菌群中藍(lán)藻細(xì)菌、厚壁菌門/擬桿菌門的豐度，改變AD小鼠腸道菌群群落種類及結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)腸道菌群紊亂。因此，Cy3G具有調(diào)節(jié)腦糖代謝異常以及調(diào)節(jié)腸道菌群紊亂的作用，有助于改善認(rèn)知功能，預(yù)防和延緩AD。

3.3.5 菊粉(inulin) 菊粉是植物中儲備性多糖，主要來源于植物，其中菊芋的菊粉含量是最高的。菊粉分子約由31個β-D-呋喃果糖和1～2個吡喃菊糖殘基聚合而成。載脂蛋白-E4等位基因(APOE4)是AD最強的遺傳風(fēng)險因子。ApoE4攜帶者在出現(xiàn)AD癥狀前幾十年就已經(jīng)出現(xiàn)了全身代謝功能障礙。越來越多的證據(jù)表明，代謝功能障礙加速了AD的發(fā)展，包括Aβ累積、神經(jīng)炎癥和認(rèn)知能力下降。因此，早期保持良好的代謝功能可能是降低AD風(fēng)險的關(guān)鍵。菊粉可以增加ApoE4轉(zhuǎn)基因小鼠的有益微生物群，減少有害微生物群，增強盲腸、周圍神經(jīng)和大腦的代謝，提高血清短鏈脂肪酸(SCFAs)、色氨酸相關(guān)代謝物、膽汁酸、糖酵解代謝產(chǎn)物和鯊肌醇水平。菊粉還能減少海馬區(qū)炎癥基因的表達(dá)。這一認(rèn)識可用于設(shè)計早期精準(zhǔn)營養(yǎng)干預(yù)策略，即使用益生菌飲食來增強全身代謝，這可能有助于降低ApoE4攜帶者的AD風(fēng)險[35]。

4 小結(jié)與展望

腸道菌群調(diào)節(jié)有望成為防治AD的新方法。但是目前仍有不少問題需要闡釋清楚。因此，需要進(jìn)一步就腸道菌群與AD之間的確切關(guān)系做深入研究。通過藥物來改變腸道菌群的種類，從而延遲AD的發(fā)病以及改善AD的癥狀，有利于關(guān)于腸道菌群認(rèn)識的發(fā)展。關(guān)于腸道菌群的比較分析可以對AD這個復(fù)雜的疾病有新的認(rèn)識，這對于早期診斷、新治療靶標(biāo)確立和新藥開發(fā)的研究很重要。

目前，中藥的成分復(fù)雜且種類較多，其作用機制還不十分清楚，腸道菌群也是具有多樣性特征的群體微生物，而AD的發(fā)病機制仍不明確，對AD的防治尚缺乏有效方法。要闡明中藥通過調(diào)節(jié)腸道菌群治療AD的作用機制，則需要通過臨床和實驗研究獲得循證醫(yī)學(xué)依據(jù)。目前很多中藥通過調(diào)節(jié)腸道菌群防治AD的研究尚缺乏嚴(yán)謹(jǐn)、縝密的設(shè)計、可重復(fù)驗證的實驗數(shù)據(jù)支持及大樣本、多中心、隨機、雙盲、安慰劑對照的臨床隨機對照試驗(RCT)研究證據(jù)，這已經(jīng)成為中醫(yī)藥開發(fā)、應(yīng)用和發(fā)展的重要瓶頸。第一，可以借助現(xiàn)代發(fā)達(dá)的科學(xué)技術(shù)手段，如納米靶向技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)、代謝組學(xué)技術(shù)、基因圖譜、單細(xì)胞測序技術(shù)等，對中藥復(fù)方、單味中藥、中藥單體等進(jìn)行篩選、分析、驗證，從腸道菌群等角度對其作用機制進(jìn)行深入剖析，使其從藥物成分到藥物效應(yīng)，再到作用機制，實現(xiàn)可重復(fù)化、清晰化、精準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化，從而推動中醫(yī)藥的現(xiàn)代化、國際化進(jìn)程。第二，大力開展大樣本、多中心、隨機、雙盲、安慰劑對照的RCT以及縝密設(shè)計、可重復(fù)驗證的基礎(chǔ)實驗，從而獲得有說服力的、國際公認(rèn)的循證醫(yī)學(xué)證據(jù)，提高中醫(yī)藥研究的層次和水平。第三，將腸道菌群研究與中醫(yī)的證候研究、四診研究等相結(jié)合，立足中醫(yī)理論，突出中醫(yī)藥特色，結(jié)合中醫(yī)藥優(yōu)勢和特點，保證中醫(yī)藥的健康、有序、良性發(fā)展。應(yīng)該立足中醫(yī)根本，借助現(xiàn)代科技的發(fā)展引擎，把中醫(yī)藥通過腸道菌群防治AD的研究作為新視角，推動中醫(yī)藥現(xiàn)代化的發(fā)展進(jìn)程。