麥角甾苷的神經(jīng)保護(hù)作用研究進(jìn)展

郝丹丹，張 壘，張鳳寧，白春英，斯日古楞,瑞 云, 郎衛(wèi)紅,杜冠華，王洪權(quán)

(赤峰學(xué)院 1.基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)教研室、2.附屬醫(yī)院神經(jīng)外科、3.附屬醫(yī)院心理醫(yī)學(xué)科，內(nèi)蒙古 赤峰 024005；4.中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院、北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院藥物研究所，北京 100050；5.航天中心醫(yī)院、北京大學(xué)航天臨床醫(yī)學(xué)院神經(jīng)內(nèi)科，北京 100049)

麥角甾苷(Acteoside or Verbascoside)是一種水溶性苯乙醇糖苷類(Phenylethanoid glycosides)天然化合物，其是最為常見的二糖咖啡酰酯(disaccharide caffeoyl esters)[1]。其化學(xué)名為2-(3,4-二羥苯基)乙基-1-Ο-α-L-吡喃鼠李糖基-(1→3)-(4-Ο-Ε-咖啡酸)-β-D-吡喃葡萄糖苷[2-(3,4-dihydroxyphenyl)ethyl-1-Ο-α-L-rhamnopyranosyl-(1→3)-(4-Ο-Ε-caffeoyl)-β-D-glucopyranoside](Fig 1)。麥角甾苷具有許多藥理學(xué)活性。最近研究顯示，麥角甾苷具有神經(jīng)保護(hù)活性，在神經(jīng)退行性疾病，如在帕金森病(Parkinson’s disease，PD)和阿爾茨海默病(Alzheimer’s disease，AD)中的神經(jīng)保護(hù)作用取得了一定進(jìn)展，本文對麥角甾苷在AD和PD中的神經(jīng)保護(hù)作用及其機制進(jìn)行了總結(jié)，對其在動物中的藥代動力學(xué)進(jìn)行了歸納，同時指出其臨床應(yīng)用、本身局限性和將來的應(yīng)用趨勢。

Fig 1 Chemical structure of verbascoside

Fig 2 Schematic representation of acteoside-mediated neuroprotection in AD and PD

1 麥角甾苷的來源和藥理學(xué)特性

麥角甾苷最早分離自毛蕊花素(Verbascum sinuatum)，并被命名為 “verbascoside”。1968年，Birkofer 闡明了其化學(xué)結(jié)構(gòu)，并引進(jìn)了其新的名字 “Acteoside”[1]。目前研究發(fā)現(xiàn)，23種植物科中的200多種植物中含有麥角甾苷。同時麥角甾苷也可以通過生物合成途徑合成。研究顯示，麥角甾苷具有廣泛的藥理作用，包括抗炎、抗氧化、抗凋亡、抗衰老、促進(jìn)傷口愈合和抗腫瘤等功能[2]。同時麥角甾苷具有肝臟保護(hù)活性。

2 麥角甾苷的神經(jīng)保護(hù)作用

近年來，麥角甾苷在治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病中具有獨特的應(yīng)用前景。引起藥理學(xué)家們的關(guān)注。其在PD和AD中的應(yīng)用研究越來越多(Tab 1)。

Tab 1 Summury of neuroprotective effects of acteoside

2.1 在神經(jīng)退行性疾病中的保護(hù)作用

2.1.1在PD中的神經(jīng)保護(hù)作用 (1)抑制氧化應(yīng)激損傷和凋亡發(fā)生。麥角甾苷在PD體外和體內(nèi)模型中具有神經(jīng)保護(hù)作用。國內(nèi)北京大學(xué)藥學(xué)院蒲小平教授組對麥角甾苷在PD中的神經(jīng)保護(hù)作用進(jìn)行了早期研究。他們發(fā)現(xiàn)麥角甾苷在PC12細(xì)胞中，能夠通過抑制ROS產(chǎn)生、線粒體膜電位降低、凋亡發(fā)生來抑制1-甲基-4-苯基吡啶(MPP+)誘導(dǎo)的PC12細(xì)胞損傷[3]。含有麥角甾苷的肉蓯蓉提取物抑制通過提高細(xì)胞活力、抑制LDH產(chǎn)生，抑制MPP+誘導(dǎo)的小腦顆粒神經(jīng)元caspase-3激活和PARP的表達(dá)，表明其可通過抑制凋亡發(fā)生，發(fā)揮其神經(jīng)保護(hù)作用[9]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，麥角甾苷能夠在其他PD體外細(xì)胞模型中具有保護(hù)作用，能抑制魚藤酮誘導(dǎo)的多巴胺能神經(jīng)元SH-SY5Y細(xì)胞凋亡, 其神經(jīng)細(xì)胞保護(hù)作用可能與降低細(xì)胞內(nèi)活性氧水平有關(guān)[19]。在過氧化氫處理的轉(zhuǎn)染DJ-1的SH-SY5Y細(xì)胞新PD細(xì)胞模型中，麥角甾苷可抑制過氧化氫誘導(dǎo)細(xì)胞損傷[8]。麥角甾苷能夠在MPP+誘導(dǎo)的大鼠中腦神經(jīng)元損傷中，促進(jìn)大鼠中腦神經(jīng)元酪氨酸羥化酶(tyrosine hydroxylase，TH)陽性細(xì)胞數(shù)量，表明其具有抑制細(xì)胞損傷作用，同時進(jìn)一步機制研究顯示麥角甾苷通過抑制caspase-3激活和PPAR的剪切激活發(fā)揮其保護(hù)作用[5]。(2)調(diào)控α-synuclein蛋白生成和聚集。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)可能與減少Parkin蛋白的降解和抑制α-Syn蛋白的二聚體形成有關(guān)[20]。麥角甾苷可以改善魚藤酮誘導(dǎo)的大鼠PD樣癥狀，能夠抑制魚藤酮誘導(dǎo)的α-synuclein蛋白水平增高、caspase-3激活和微管相關(guān)蛋白的表達(dá)降低[6]。麥角甾苷預(yù)處理后能明顯改善MPTP誘導(dǎo)的C57BL/6小鼠的行為學(xué)表現(xiàn)，增加腦內(nèi)多巴胺遞質(zhì)的含量，增加多巴胺能神經(jīng)元的數(shù)量，增加黑質(zhì)紋狀體α-synuclein蛋白水平[21]。類葉升麻苷具有神經(jīng)保護(hù)作用，能對抗MPTP誘導(dǎo)的C57BL/6小鼠PD模型中的神經(jīng)損傷。其機制可能與上調(diào)α-synuclein蛋白水平有關(guān)[21]。(3)促進(jìn)多巴胺(DA)生成。含有麥角甾苷的肉蓯蓉提取物抑制MPTP誘導(dǎo)的C57BL/6小鼠多巴胺能神經(jīng)元損害，抑制MPTP誘導(dǎo)的運動功能障礙和DA含量的降低[4]。麥角甾苷預(yù)處理后能明顯改善MPTP誘導(dǎo)的C57BL/6小鼠的行為學(xué)表現(xiàn)，增加腦內(nèi)多巴胺遞質(zhì)的含量，增加多巴胺能神經(jīng)元的數(shù)量[21]。(4)麥角甾苷在PD中神經(jīng)保護(hù)機制。最近研究顯示，麥角甾苷具有抑制6-羥基多巴胺(6-hydroxydopamine，6-OHDA)誘導(dǎo)斑馬魚多巴胺能神經(jīng)元細(xì)胞損傷的功能[7]，其可以調(diào)控Nrf2/ARE通路的活性，進(jìn)而上調(diào)HO-1的表達(dá)，HO-1的表達(dá)上調(diào)參與匹諾塞林對6-OHDA損傷的抑制機制，這一研究表明麥角甾苷具有調(diào)控Nrf2/ARE通路的神經(jīng)保護(hù)作用。同時本研究顯示，腹腔注射麥角甾苷后，能夠檢測到麥角甾苷在斑馬魚大腦內(nèi)的分布，表明麥角甾苷具有透過血腦屏障的功能。

綜上所述，麥角甾苷在體內(nèi)外模型中具有抑制PD樣病理改變的發(fā)生，具有廣泛的神經(jīng)保護(hù)作用，其神經(jīng)保護(hù)機制與其調(diào)控Nrf2/ARE/HO-1通路、抑制凋亡和抗氧化有關(guān)。

2.1.2在AD中的神經(jīng)保護(hù)作用 (1)抑制Aβ誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激損傷和凋亡發(fā)生。麥角甾苷在阿爾茨海默病中的神經(jīng)保護(hù)作用也引起了研究者的關(guān)注。我們課題組第一次證實了麥角甾苷在AD中具有神經(jīng)保護(hù)作用，麥角甾苷能夠抑制Aβ25-35誘導(dǎo)的SH-SY5Y細(xì)胞ROS產(chǎn)生增加和凋亡的發(fā)生，能夠顯著減弱Aβ25-35誘導(dǎo)的細(xì)胞活力的丟失、細(xì)胞內(nèi)ROS的產(chǎn)生和凋亡的發(fā)生以及caspase-3的活化，麥角甾苷同時能夠抑制Aβ25-35引起的線粒體膜電位的降低、Bcl-2/Bax比例的減低以及細(xì)胞色素C的釋放[11]。(2)抑制Aβ產(chǎn)生。研究顯示，麥角甾苷在Aβ1-42處理的SH-SY5Y細(xì)胞中，麥角甾苷能夠減少細(xì)胞外Aβ1-40的產(chǎn)生[15]。(3)抑制Aβ聚集。硫磺素T(Thioflavin-T，Th-T)是一種與淀粉樣纖維特異性結(jié)合而熒光顯著增強的染料，因而常被用來定性和定量檢測蛋白質(zhì)和多肽纖維的生長以及常用于淀粉樣纖維聚集過程的定性定量檢測。是最常用的淀粉樣蛋白熒光探針，在發(fā)射波長482 nm處，用ThT的方法檢測熒光強度，該熒光強度的強弱反應(yīng)了Aβ的聚集程度，熒光越強，聚集越明顯。研究發(fā)現(xiàn)，通過Th-T染色方法，麥角甾苷與Aβ1-42共孵育，能夠減少熒光強度，表明麥角甾苷能夠抑制Aβ1-42的聚集，進(jìn)一步透射電鏡研究發(fā)現(xiàn)麥角甾苷能夠抑制beta-淀粉樣蛋白原纖維(Aβ fibril)的形成，通過圓二色譜(CD spectra)觀察顯示，麥角甾苷能夠抑制beta-淀粉樣蛋白片層結(jié)構(gòu)(β-sheet)的形成[13]。麥角甾苷能夠促進(jìn)Aβ1-40的降解以及Aβ1-42的寡聚化(oligomerization)[15]。(4)促進(jìn)Aβ清除。最近研究顯示，麥角甾苷能夠促進(jìn)Aβ1-40的降解[15]，表明其可促進(jìn)Aβ的清除。(5)改善AD認(rèn)知功能障礙。最近研究顯示，麥角甾苷能夠改善Aβ1-42導(dǎo)致的大鼠認(rèn)知功能障礙、降低腦內(nèi)Aβ沉積，并改善大鼠腦內(nèi)膽堿能功能失調(diào)[15]。含有麥角甾苷的肉蓯蓉水提物能夠改善Aβ1-42誘導(dǎo)的AD樣認(rèn)知損害、降低淀粉樣蛋白聚集和逆轉(zhuǎn)膽堿能與海馬多巴胺能神經(jīng)元功能失調(diào)[14]。在腹腔注射D-gal(60 mg·kg-1·d-1)聯(lián)合口服AlCl3(5 mg·kg-1·d-1)90 d誘導(dǎo)的老化小鼠模型中，麥角甾苷(30、60、120 mg·kg-1·d-1)每日1次口服連續(xù)給藥30 d，能夠明顯改善小鼠認(rèn)知功能障礙，Morris水迷宮測試顯示，其可以降低逃避潛伏期和增加穿過平臺的次數(shù)。進(jìn)一步機制研究發(fā)現(xiàn)麥角甾苷能夠上調(diào)神經(jīng)生長因子和TrkA的表達(dá)[16]。在D-gal聯(lián)合AlCl3誘導(dǎo)的老化小鼠模型中，麥角甾苷(60和120 mg·kg-1·d-1)能夠增加海馬神經(jīng)元數(shù)量和NO含量，增加NOS活性，同時免疫組化和免疫印跡研究顯示，抑制caspase-3的激活[17]。(6)麥角甾苷在AD中的神經(jīng)保護(hù)機制。研究發(fā)現(xiàn)麥角甾苷為Nrf2的激活劑，麥角甾苷在體內(nèi)和體外誘導(dǎo)HO-1表達(dá)上調(diào)，麥角甾苷通過ERK1/2和PI3K/Akt激活Nrf2，麥角甾苷通過Nrf2介導(dǎo)HO-1的表達(dá)上調(diào)，麥角甾苷通過ERK1/2和PI3K/Akt誘導(dǎo)HO-1表達(dá)上調(diào)，麥角甾苷通過HO-1表達(dá)上調(diào)來抑制Aβ誘導(dǎo)的神經(jīng)毒性損傷[12]。這些結(jié)果進(jìn)一步印證了通過直接上調(diào)HO-1表達(dá)可以實現(xiàn)抑制Aβ誘導(dǎo)的氧化損傷。

綜上所述，麥角甾苷能夠通過抑制Aβ產(chǎn)生、聚集，促進(jìn)Aβ清除，抑制Aβ誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激損傷和凋亡發(fā)生機制對AD具有治療作用。同時其可以調(diào)控Nrf2/ARE通路，進(jìn)而上調(diào)HO-1參與對AD的治療作用。

2.2 在其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的保護(hù)作用在癲癇中的神經(jīng)保護(hù)作用，麥角甾苷能夠抑制戊四唑(pentylenetetrazole)誘導(dǎo)的下鼠癲癇發(fā)作，而苯二氮卓拮抗劑氟馬西尼(flumazenil)阻斷麥角甾苷的抗驚厥作用，表明其通過調(diào)控γ-氨基丁酸通路抑制癲癇發(fā)作。最近研究顯示，麥角甾苷能在對抗興奮毒性損傷中的神經(jīng)保護(hù)作用，可通過抗凋亡、抗氧化、調(diào)控鈣信號等途徑抑制谷氨酸誘導(dǎo)的興奮毒性損傷。

3 麥角甾苷的藥代動力

藥代動力學(xué)研究顯示，麥角甾苷(10 mg·kg-1)靜脈注射大鼠15 min后，在腦組織(包括腦干、小腦、皮質(zhì)、海馬和紋狀體)中分布均勻，約為血漿(4.5±0.5 mg·L-1)中濃度的0.45%-0.68%。在給予麥角甾苷(3 mg·kg-1靜脈注射；100 mg·kg-1口服)后，口服生物利用度(AUCp.o./劑量p.o.)/(AUCi.v./劑量i.v.)僅為0.12%[22]。Li等[23]LC-MS/MS分析顯示，麥角甾苷(10 mg·kg-1)口服在大鼠體內(nèi)吸收迅速，血漿內(nèi)達(dá)到最大血藥濃度的時間為(13.3±2.8)min，麥角甾苷的消除常數(shù)為0.47±0.03/1 h。麥角甾苷大鼠的血漿峰值濃度(Cmax)為135.5±26.1 μg·L-1。來源于狗的研究顯示[24]，麥角甾苷單次劑量口服后能被迅速吸收和消除，Tmax在30-45 min之間，終末半衰期約為90 min，口服10、20和40 mg·kg-1劑量的時間-濃度曲線下面積(AUC)分別為(47.28±8.74)、(87.86±13.33)和(183.14±28.69)mg·min·L-1，說明麥角甾苷的暴露量存在劑量依賴性，麥角甾苷的絕對生物利用度約為4%。最近研究顯示，麥角甾苷在不同給藥途徑的藥代動力學(xué)存在差異(Tab 2)，口服、肌肉注射和腹腔注射大鼠的生物利用度分別不超過0.2%、25%和10%[25]。

Tab 2 The main pharmacokinetic parameters of acteoside after different administration routes

4 應(yīng)用前景

關(guān)于麥角甾苷的人體臨床實驗資料較少，有少量研究關(guān)于麥角甾苷的隨機對照實驗。一項地黃總皂苷(general acteoside of Rehmanniae leave，GARL)對慢性腎小球腎炎治療的隨機對照臨床實驗表明，GARL(400 mg, bid)經(jīng)8周口服后可以顯著降低24 h蛋白尿水平，而副作用較對照組低[26]。進(jìn)一步隨機對照臨床實驗顯示，GARL(400 mg, bid)聯(lián)合厄貝沙坦(irbesartan)(150 mg, qd)治療慢性腎小球腎炎8周后，24 h尿蛋白量較基線水平下降36.42%，而對照組下降為27.97%，具有統(tǒng)計學(xué)差異[27]。以上研究表明，麥角甾苷對慢性腎小球腎炎能夠具有治療作用，可明顯改善尿蛋白水平。麥角甾苷對神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療臨床實驗較少，一項Ⅱ期、隨機、安慰劑對照臨床實驗表明，麥角甾苷作為主要成分(色譜分析發(fā)現(xiàn))的多葉蘆薈粉末(powdered leaves of A.polystachya，PLAP)能夠改善成人焦慮，PLAP(300 mg, bid)口服給藥8周后能夠明顯降低漢密爾頓焦慮評分。

有幾項人體干預(yù)研究涉及使用膳食馬鞭草和檸檬馬鞭草提取物(lemon verbena extracts，LVEs)，其中含有大量的苯丙素(phenylpropanoids)，其中主要成分是麥角甾苷。對LVE與ω-3脂肪酸在聯(lián)合應(yīng)用對關(guān)節(jié)功效進(jìn)行了隨機、雙盲、安慰劑對照研究[28]，LVE可以減輕疼痛和僵硬的癥狀，并顯著改善關(guān)節(jié)不適患者的身體功能。LVE顯示出很強的抗氧化性能，可通過調(diào)節(jié)GSH還原酶活性，顯著保護(hù)血液成分免受體育鍛煉相關(guān)氧化應(yīng)激的影響，這在之前的一項雙盲人體研究中已得到觀察[29]。LVE已被證明可以保護(hù)中性粒細(xì)胞免受慢性運動引起的氧化損傷，它能夠降低髓過氧化物酶活性和肌肉損傷，而不會影響免疫或抗氧化對運動的適應(yīng)[30]。此外，研究表明，含有麥角甾苷的提取物能夠提高女性游泳運動員循環(huán)血細(xì)胞中谷胱甘肽依賴性酶和超氧化物歧化酶，同時降低血漿性激素水平。這些數(shù)據(jù)是從最初的人體研究中獲得的，為麥角甾苷的全身效應(yīng)提供了一些初步證據(jù)。然而，這些作用的機制仍有待闡明，需要進(jìn)一步的臨床研究。

5 結(jié)語

目前研究顯示麥角甾苷具有神經(jīng)保護(hù)作用，但其本身在植物中含量較低、穩(wěn)定性差，另外，雖然可以通過生物合成途徑合成產(chǎn)生，但其具體合成步驟和機制仍有待于深入研究。另外一個缺陷是麥角甾苷口服生物利用度較低，使其成藥特性受到一定限制。目前關(guān)于人體麥角甾苷的生物利用度和藥代動力學(xué)資料尚缺乏，值得深入探討。目前針對治療神經(jīng)退行性疾病的臨床試驗數(shù)據(jù)尚缺乏。鑒于麥角甾苷具有廣泛神經(jīng)保護(hù)作用，其具有很好的抗AD和PD藥理學(xué)作用，神經(jīng)保護(hù)作用及其機制總結(jié)見Fig 2。使麥角甾苷在進(jìn)一步的臨床應(yīng)用中具有更多的期待，值得深入探索。