含皂苷成分中藥抗癡呆作用研究進展

崔魯杰，孫沁華，司國民，孫峰山

（1. 山東中醫(yī)藥大學 第一臨床醫(yī)學院，山東 濟南 250355 ；2. 山東省立醫(yī)院 中醫(yī)科，山東 濟南 250021；3.濟南市中醫(yī)醫(yī)院 腦病科，山東 濟南 250012）

皂苷是由皂苷配基與糖、糖醛酸等縮合而成的一類中藥常見的苷類活性成分，廣泛存在于薯蕷科、五加科、豆科、玄參科、遠志科等植物藥材中，其根據(jù)苷元結(jié)構(gòu)的不同分為三萜皂苷和甾體皂苷兩種[1]。研究表明許多天然皂苷成分具有顯著的抗炎、抗氧化、防治心腦血管疾病[2]及神經(jīng)保護作用[3]，近年來，中藥皂苷成分在神經(jīng)退行性疾病中的積極作用逐漸顯現(xiàn)，臨床中常見含皂苷成分的中成藥制劑（如：參麥注射液、血塞通注射液、地奧心血康膠囊等）也顯現(xiàn)了治療癡呆的良好療效。

癡呆是由于腦退行性病變或腦血管病、外傷、中毒等其它原因?qū)е碌囊活愔悄苷系K疾病[4]，因其逐年增高的發(fā)病率已成為亟需解決的社會問題。依據(jù)病因可將其分類為變性性癡呆、血管性癡呆、炎癥性癡呆、感染性癡呆、腫瘤及其它原因引起的癡呆，其中阿爾茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）和血管性癡呆（Vascular dementia，VD）是臨床最常見、發(fā)病率最高的癡呆類型，約占發(fā)病人群的90%[5]。AD的臨床特征是進行性發(fā)展的全面癡呆和人格損害，其病理機制復雜不清且具有起病隱匿性和臨床不可逆性的特點，而VD的認知功能減退以斑片狀損害、人格相對保留為特征，發(fā)病以各種腦血管疾?。ǔ鲅浴⑷毖?、缺氧性）為前提，病因較為明確且具有可逆性。依據(jù)兩病相關(guān)病理機制的對比研究發(fā)現(xiàn)，β-淀粉樣蛋白（Aβ）毒性作用、tau蛋白異常修飾、海馬神經(jīng)元萎縮、氧化應激與炎癥反應、血管因素是兩種高發(fā)病率癡呆類型可能的共性機制[6]。近年來，有關(guān)腦及神經(jīng)認知的藥理學研究發(fā)現(xiàn)，中藥皂苷活性成分在干預不同類型的癡呆過程中參與的機制具有一定共性，主要參與了神經(jīng)生化、氧化應激、炎性反應與血管因素等方面的相關(guān)機制。

1 調(diào)節(jié)神經(jīng)生化機制

1.1 對膽堿能通路的作用

中藥皂苷成分改善癡呆患者認知能力的機制與海馬環(huán)路膽堿能通路的調(diào)控有緊密聯(lián)系，膽堿能通路是有關(guān)大腦記憶及信息存儲的重要通路，乙酰膽堿（Ach）是中樞神經(jīng)系統(tǒng)記憶學習功能所必需的神經(jīng)遞質(zhì)，其不僅介導神經(jīng)信號轉(zhuǎn)導，而且可通過與小膠質(zhì)細胞的相互作用限制小膠質(zhì)細胞生長，間接降低損害海馬記憶區(qū)的神經(jīng)炎癥發(fā)生率[7]，膽堿乙?；D(zhuǎn)移酶（ChAT）和乙酰膽堿酯酶（AchE）則分別是膽堿能神經(jīng)系統(tǒng)活性的標記物和阻斷物。中藥皂苷成分通過提高ChAT的含量和活性，保護和改善中樞膽堿能系統(tǒng)的功能以達到促智效果，其抗膽堿酯酶活性成為治療癡呆的靶向之一，如：遠志皂苷可降低AD小鼠大腦皮層中AchE活性，提高膽堿能系統(tǒng)功能而達到抗衰老、抗癡呆目的[8]，其水解后的產(chǎn)物細葉遠志皂苷可以通過上調(diào)VD小鼠膽堿能神經(jīng)環(huán)路中ChAT蛋白水平的表達來改善其學習記憶功能[9]。楊書婷等[10]觀察益智醒腦顆粒對VD大鼠的認知行為影響時認為，方中西洋參含有的多種人參皂苷成分能降低AchE的活性，增加大鼠腦內(nèi)Ach含有量進而改善智力。

1.2 改善神經(jīng)突觸可塑性

中藥皂苷提取物能夠促進神經(jīng)突觸從神經(jīng)元到神經(jīng)環(huán)路的適應性變異，維持智能的相對穩(wěn)定，這種適應性變化即突觸可塑性。突觸是神經(jīng)信息傳遞中的關(guān)鍵部位，海馬區(qū)的學習記憶等高級神經(jīng)功能以正常神經(jīng)元存活數(shù)量和形態(tài)結(jié)構(gòu)為生理基礎，與突觸重塑有密切關(guān)系。中藥皂苷成分主要通過增加與突觸可塑性相關(guān)的蛋白數(shù)量，改善突觸結(jié)構(gòu)，誘導軸突和樹突新生以促神經(jīng)元細胞生長，進而改善智能，如：人參皂苷Rg1可以提高神經(jīng)末梢突觸素的活性表達,對抗突觸的變性丟失，增加對AD大鼠腦片的神經(jīng)元保護作用[11]；知母皂苷可抑制Aβ1-42誘導的擬癡呆大鼠皮層神經(jīng)元突觸損傷，上調(diào)SYP、PSD-95等突觸相關(guān)蛋白的表達以調(diào)整突觸可塑性，提高大腦皮層神經(jīng)元細胞存活率[12]；從遠志中提取的聚半乳糖皂苷水合物可通過抑制神經(jīng)電生理機制中的細胞內(nèi)吞作用以減少神經(jīng)元突觸退化，有效阻止AD轉(zhuǎn)基因模型小鼠的記憶損傷[13]。

1.3 抗神經(jīng)元凋亡作用

神經(jīng)元凋亡是多種神經(jīng)退行性疾病產(chǎn)生的重要機制之一，中藥皂苷成分具有拮抗神經(jīng)元凋亡從而抑制認知功能減退的作用。在調(diào)控神經(jīng)元細胞凋亡的主要基因中，促凋亡的Bax蛋白和抗凋亡的Bcl-2蛋白相互作用維持著神經(jīng)細胞增殖與凋亡的動態(tài)平衡，細胞凋亡執(zhí)行蛋白酶Caspase-3作為級聯(lián)反應下游中執(zhí)行神經(jīng)元凋亡的關(guān)鍵蛋白酶，通過激活DNA裂解因子，進而激活內(nèi)切酶裂解細胞核DNA導致細胞凋亡[14]。相關(guān)體外研究中顯示，多種中藥皂苷成分通過對以上凋亡相關(guān)通路基因進行調(diào)控以改善學習記憶能力，如：川續(xù)斷總皂苷對VD大鼠海馬CA1區(qū)神經(jīng)細胞的保護作用是通過激活PI3-K/Akt（磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶）信號通路，降低Bax、Caspase-3表達水平和升高Bcl-2表達水平實現(xiàn)的[15]。有研究對自然衰老模型大鼠給予不同劑量的竹節(jié)參總皂苷進行干預，發(fā)現(xiàn)均能明顯上調(diào)大腦皮層及海馬Bcl-2/Bax的表達水平，并下調(diào)促凋亡蛋白的表達[16]，這為抑制衰老進程中的細胞凋亡相關(guān)通路的激活，預防癡呆的發(fā)生提供了依據(jù)。

2 減輕氧化應激損傷

2.1 減少興奮性氨基酸含量

大腦細胞由于其高耗氧、低抗氧化物含量的生理特性，氧化應激損傷發(fā)生率高，中藥皂苷活性成分能夠?qū)拐T發(fā)氧化應激反應的興奮性氨基酸（excitatory amino acid, EAA）的毒性作用。興奮性氨基酸的突觸后膜受體中，N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）受體在腦組織海馬CA1區(qū)分布最多，衰老、腦血管疾病、顱腦損傷等癡呆危險因素發(fā)生后，腦組織中以谷氨酸、天冬氨酸為代表的EAA大量增多，激活NMDA受體，使細胞外Ca2+大量內(nèi)流導致鈣超載，引發(fā)細胞損傷甚至死亡等細胞毒性作用[17]，因此谷氨酸過多釋放激活NMDA受體是導致癡呆等神經(jīng)退行性病變的關(guān)鍵分子機制之一。且谷氨酸的代謝異常除了導致神經(jīng)元鈣穩(wěn)態(tài)失調(diào)外，還會引發(fā)線粒體功能障礙和神經(jīng)炎癥等不良反應[18]，致使海馬神經(jīng)信息傳遞障礙從而表現(xiàn)為癡呆癥狀。竹節(jié)參總皂苷可通過抑制谷氨酸的過量釋放并相應地增加抑制性氨基酸含量，維持中樞興奮性與抑制性氨基酸功能的協(xié)調(diào)平衡，改善氧化應激和自由基代謝，恢復VD大鼠的學習記憶能力[19]。體外實驗表明，對于谷氨酸誘導的神經(jīng)元毒性損傷，知母皂苷元起到明顯的對抗作用，進一步明確了中藥皂苷活性成分抗癡呆的作用機制[20]。

2.2 調(diào)節(jié)鈣離子信號紊亂

中藥皂苷成分可以恢復鈣平衡失調(diào)及鈣超載等鈣離子信號紊亂，改善腦組織氧化應激微環(huán)境，促進神經(jīng)細胞恢復。研究認為鈣離子信號紊亂是介導不可逆性神經(jīng)元死亡的重要因素，參與了Aβ蛋白的神經(jīng)毒性、早老素蛋白基因突變、線粒體損害及谷氨酸受體的激活等多種早期老年癡呆癥的病理機制[21]，同時，鈣超載被認為是各種有害因素導致神經(jīng)元變性的最后共同通道。神經(jīng)毒性的鈣相關(guān)機制研究中發(fā)現(xiàn)，遠志-石菖蒲作為觀察癡呆造模中抗神經(jīng)毒性的常用干預藥對，其中的遠志皂苷成分與β-細辛醚、丁香酚等成分發(fā)揮了糾正鈣穩(wěn)態(tài)失調(diào)的協(xié)同作用，從而保護神經(jīng)細胞不至于受到Aβ的毒性損害引起凋亡[22]。劉曉丹等[23]的研究結(jié)果顯示人參皂苷Rg1能抑制HT22細胞氧化損傷模型的鈣超載損傷，具有對抗缺血性神經(jīng)元損傷引起的認知功能減退的潛力。

2.3 降低NO 含量

中藥皂苷活性成分可有效減少一氧化氮（NO）的釋放，對抗自由基毒性及氧化應激損傷。腦缺血缺氧狀態(tài)下的鈣離子堆集等反應可激活NO合成酶（NOS），催化生成具有多效調(diào)節(jié)性的小分子無機物NO，其在正常濃度下可以作為神經(jīng)遞質(zhì)起信息傳遞作用，高濃度狀態(tài)時則會引發(fā)致神經(jīng)元壞死的細胞毒性作用[24]，表現(xiàn)為自由基大量生成，自由基產(chǎn)物及其清除劑和抗氧化劑失衡，氧化應激反應發(fā)生，進而破壞神經(jīng)細胞，逐漸出現(xiàn)記憶力下降、智能減退等癥狀。研究證實三七皂苷R1可減少神經(jīng)細胞受外界毒素刺激后產(chǎn)生的NO，改善神經(jīng)細胞的氧化還原狀態(tài)，提高細胞的存活率[25]；黃芪提取物改善AD模型大鼠學習記憶能力的機制可能與黃芪提取物中的皂苷活性成分干擾Aβ將膠質(zhì)細胞表達成為誘導型NOS的過程，避免產(chǎn)生大量毒性NO有關(guān)[26]；人參皂苷Rg1可能通過激活神經(jīng)型NOS、抑制誘導型NOS改善慢性腦缺血-再灌注損傷，降低癡呆發(fā)生率[27]；蒺藜皂苷則通過抑制NO參與在體條件下對Aβ神經(jīng)毒性的介導，減少NO誘導過氧亞硝酸自由基的生成，間接抑制脂質(zhì)過氧化反應，改善小鼠學習記憶障礙，起到抗AD作用[28]。

3 減少炎性反應作用

中藥皂苷成分可以清除炎性反應介質(zhì)、抑制炎性因子表達，避免海馬記憶區(qū)的腦組織損害。炎性反應是導致癡呆癥的主要病理機制，癡呆患者的腦中存在活化的小膠質(zhì)細胞及其產(chǎn)生的炎性介質(zhì)、星形膠質(zhì)細胞、補體因子等一系列炎性因子是加速癡呆進展的重要因素[29-30]。對未應用三七總皂苷的快速老化癡呆模型組小鼠進行觀察后發(fā)現(xiàn)[31]，腦小膠質(zhì)細胞過度激活釋放了大量炎性因子，該組血清中IL-1β、IL-6、TNF-α及補體均呈現(xiàn)高表達狀態(tài)，而用藥組小膠質(zhì)細胞則為靜息狀態(tài)。腦缺血-再灌注損傷是癡呆前期發(fā)展的重要危險原因，研究中對局灶性腦缺血大鼠應用蒺藜皂苷后顯示，蒺藜皂苷具有抑制炎性因子TNF-α的表達，減輕炎癥反應的作用，有利于增加腦組織缺血的神經(jīng)保護，延緩癡呆進展[32]。另有研究認為，顱腦損傷可能誘發(fā)認知障礙甚至癡呆癥，柴胡皂苷A可抑制顱腦損傷模型大鼠腦內(nèi)炎性介質(zhì)的釋放，從而解除炎性細胞因子對腦源性神經(jīng)生長因子（BNDF）的限制，恢復海馬體正常的可塑性和認知功能[33]。

4 調(diào)節(jié)多種血管機制

含皂苷成分中藥可以通過解除腦血管新生障礙，調(diào)節(jié)多種血管機制參與癡呆的治療。有研究認為，各種血管性危險因素（高血壓、低血壓、冠心病和糖尿病等）均可促進腦組織變性，導致認知功能損害甚至認知缺失，其中的血管因素參與了癡呆各階段的進展，與VD和AD均有密切關(guān)聯(lián)[34]，重視血管因素的干預對防治癡呆具有重要意義。作為強效促血管生成的血管內(nèi)皮生長因子（VEGF），在腦缺血缺氧狀態(tài)時會刺激血管內(nèi)皮細胞膜上酪氨酸受體VEGFR，使血管內(nèi)皮細胞發(fā)生增殖、遷移及血管新生，新生的腦血管既保護了損傷的神經(jīng)細胞，又可對學習記憶相關(guān)部位的多種神經(jīng)細胞發(fā)揮直接的神經(jīng)營養(yǎng)和再生作用[35]。在現(xiàn)有的中藥皂苷提取物中，三七總皂苷被證實可以直接作用于Aβ42損傷腦微血管內(nèi)皮細胞[36]，升高微血管內(nèi)皮細胞活力，恢復血腦屏障功能以加強AD的對因治療，而對于擬癡呆狀態(tài)的大鼠腦缺血-再灌注模型，三七總皂苷也被認為具有上調(diào)缺血區(qū)腦組織血管內(nèi)皮細胞表面VEGF的表達[37]，恢復缺血區(qū)腦組織血流供應，改善腦缺血-再灌注損傷以延緩認知障礙進展的作用。刺五加皂苷也可顯著增加VD模型大鼠腦組織VEGF的表達，促進腦缺血區(qū)域的微血管形成，改善血流狀態(tài)以促智能恢復[38]。此外，有學者認為內(nèi)皮素、血管緊張素Ⅱ等內(nèi)源性血管內(nèi)皮活性物質(zhì)水平與體內(nèi)認知障礙有關(guān)[39]，這些物質(zhì)在腦血管中的異常釋放會使血管收縮失調(diào)，引發(fā)海馬區(qū)腦供血不足從而影響認知，且這些活性物質(zhì)觸發(fā)的一系列血管炎性反應也是導致癡呆的關(guān)鍵機制，因此阻止血管內(nèi)皮活性物質(zhì)的異常釋放可被認為中藥皂苷成分治療癡呆的靶向之一。

5 結(jié)論與展望

目前，抗癡呆單體中藥成分的作用機制逐漸發(fā)展成為抗癡呆治療研究的熱點之一，與一般抗癡呆治療的中藥選擇相比，含皂苷成分中藥在防治癡呆的過程中具有性狀穩(wěn)定、不易產(chǎn)生耐藥以及長期應用的低毒性、多效性等優(yōu)點，但當前對于皂苷類中藥成分抗癡呆方面的研究單一且仍處于基礎階段，臨床研究十分缺乏，束縛了抗癡呆的用藥選擇。臨床發(fā)現(xiàn)，含皂苷成分中藥常是癡呆治療方案的聯(lián)合用藥選擇，也常被用作預防癡呆的危險因素和治療癡呆前階段的基礎用藥，人參、三七、知母、遠志等臨床常見含皂苷成分中藥逐漸顯現(xiàn)其治療癡呆的積極作用，此外也有更多研究聚焦于瓜子金、竹節(jié)參等含皂苷成分民間藥材的抗癡呆潛力的探索，但現(xiàn)階段對于藥物的副作用及抗癡呆輔助用藥情況缺乏研究。我國中藥材生產(chǎn)具有資源豐富、來源廣泛的特點，多種中藥含有豐富的皂苷類化合物，研究已知含皂苷成分中藥抗癡呆的作用機制對于尋找新的抗癡呆藥物靶點及抗癡呆藥物的研發(fā)均有重要意義。