山奈酚及其衍生物在神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的藥理作用研究進(jìn)展

李珂如，胡光強(qiáng)，吳安國(guó)，余 錄2，

1.西南醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院 解剖學(xué)教研室（瀘州646000）；2.西南醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院 化學(xué)教研室（瀘州646000）；3.西南醫(yī)科大學(xué) 中藥活性篩選及成藥性評(píng)價(jià)瀘州市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（瀘州 646000）

黃酮類化合物是自然界中普遍存在的多酚化合物，近年來(lái)研究表明，該類化合物具有多種生物活性，能有效改善疾病的病理狀態(tài)[1]。在可食用植物中，黃酮類的主要成分是槲皮素，其次是楊梅素和山奈酚[2]。山奈酚又稱山奈素、山奈黃酮醇等，分子結(jié)構(gòu)式為C15H10O6，相對(duì)分子質(zhì)量為286.236，廣泛存在于多種水果、蔬菜以及中草藥等天然植物中。目前已有大量研究表明其具有抗癌作用[3]。山奈酚衍生物眾多，如紫云英苷、山奈酚-3-O-蕓香糖苷和鼠李檸檬素等。隨著現(xiàn)代藥理學(xué)研究的不斷深入，越來(lái)越多的證據(jù)表明，山奈酚及其衍生物具有多種生物學(xué)活性，特別是其神經(jīng)保護(hù)作用被廣泛關(guān)注，包括抗炎、抗氧化、抗驚厥、抗抑郁、抗癡呆，以及對(duì)缺血腦組織的保護(hù)作用等[4]。

本文通過(guò)歸納總結(jié)近年來(lái)山奈酚及其衍生物在神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)疾病中的藥理作用及機(jī)制，以期為其進(jìn)一步的研究開(kāi)發(fā)和臨床應(yīng)用提供理論依據(jù)和建議。

1 抗炎作用

炎癥作為一種細(xì)胞受損后自我產(chǎn)生的保護(hù)機(jī)制，在很多疾病中均有發(fā)生，但過(guò)度的炎癥也會(huì)對(duì)機(jī)體造成損傷。由免疫系統(tǒng)激活導(dǎo)致的炎癥表現(xiàn)如發(fā)紅、發(fā)熱、疼痛等也間接提示了疾病的嚴(yán)重程度[5]。炎癥反應(yīng)是神經(jīng)退行性疾病的主要病理情況之一[6]，故而成為藥物治療神經(jīng)退行性疾病的一大靶點(diǎn)。山奈酚的抗炎作用研究已經(jīng)在細(xì)胞層面得到證實(shí)，可降低促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生和mRNA 表達(dá)，如胸腺基質(zhì)淋巴細(xì)胞生成素(thymic stromal lymphopoietin，TSLP)、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor α，TNFα)和白介素8（interleutin-8，IL-8）等[7]，許多疾病模型也開(kāi)展了相關(guān)研究。蔡美云等[8]在對(duì)PC12 細(xì)胞進(jìn)行6-羥多巴胺（6-OHDA）的干預(yù)處理后，實(shí)驗(yàn)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)該組細(xì)胞的炎性相關(guān)蛋白環(huán)氧化酶(cyclooxygen?ase 2，COX2)、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(inducible NOS，iNOS)、核因子κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）的表達(dá)水平明顯上調(diào)，且細(xì)胞活力降低，而加入山奈酚處理后，可見(jiàn)這些蛋白明顯下調(diào)，且細(xì)胞活力隨著藥物濃度的升高而逐漸增高；進(jìn)一步檢測(cè)發(fā)現(xiàn)模型組的磷酸化p38 絲裂原活化蛋白激酶(phosphorylated p38 mitogen-activated protein kinase，p-p38 MAPK)表達(dá)升高，而藥物組的表達(dá)降低；最后再加入p38MAPK 抑制劑后發(fā)現(xiàn)模型組細(xì)胞的炎性相關(guān)蛋白表達(dá)水平降低。以上的研究結(jié)果表明山奈酚可能通過(guò)p38MAPK 信號(hào)通路發(fā)揮抗炎作用。而p38MAPK 信號(hào)通路的抑制對(duì)神經(jīng)退行性疾病中神經(jīng)細(xì)胞的保護(hù)作用具有重要意義[9]。

除了山奈酚本身的作用以外，近年的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)了山奈酚的一種衍生物3-O-[(E)-（2-oxo-4-（p-tolyl）but-3-en-1-yl]kaempferol 可抑制炎癥。在之前的研究中，以脂多糖和大腸桿菌中提取的物質(zhì)干預(yù)BV-2 小膠質(zhì)細(xì)胞，使其產(chǎn)生促炎介質(zhì)TNFα、IL-6、前列腺素E2（Prostaglandin E2，PGE2）和亞硝酸鹽，而該衍生物顯著降低了炎癥相關(guān)蛋白的表達(dá)[10]。在一項(xiàng)對(duì)不同地區(qū)的四葉草進(jìn)行抗炎作用的研究中，通過(guò)高效液相色譜和飛行時(shí)間色譜發(fā)現(xiàn)，四葉草中的提取物山奈酚-3-O-葡萄糖苷（也稱為紫云英苷），具有明顯的抗炎作用，包括抑制NOS和COX2的活性表達(dá)[11]。該研究為今后對(duì)山奈酚相關(guān)化合物的深入探討提供了重要依據(jù)。

2 抗氧化應(yīng)激作用

氧化應(yīng)激是眾多疾病主要的病理表現(xiàn)，包括神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)疾病、動(dòng)脈粥樣硬化、糖尿病和癌癥等。拮抗氧化損傷會(huì)在很大程度上改善病理進(jìn)程，甚至達(dá)到治療疾病的效果[12-13]。正常情況下，細(xì)胞中的氧化劑和抗氧化劑是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的狀態(tài)，參與細(xì)胞的各種功能和活動(dòng)，但是在病理情況下，這種平衡受到破壞，使細(xì)胞發(fā)生氧化應(yīng)激反應(yīng)，釋放自由基，破壞線粒體，導(dǎo)致蛋白的錯(cuò)誤折疊，最終導(dǎo)致細(xì)胞的死亡[14]。

在經(jīng)典的帕金森模型中，氧化應(yīng)激也是一種重要的病理機(jī)制，而含有山奈酚的藥物能顯著提高過(guò)氧化氫酶的活性，從而在細(xì)胞內(nèi)抑制氧化損傷，同時(shí)該藥物也有助于改善α-突觸核蛋白、酪氨酸羥化酶等致病蛋白表達(dá)的異常[15]。在帕金森的線蟲(chóng)模型上，6-OHDA 能夠退化多巴胺能神經(jīng)元，導(dǎo)致線蟲(chóng)的食物敏感行為障礙和壽命縮短，而紫云英苷可以降低活性氧水平和丙二醛含量，增加超氧化物歧化酶減輕氧化應(yīng)激。再進(jìn)一步研究后，發(fā)現(xiàn)紫云英苷能夠抑制由于6-OHDA 誘導(dǎo)的乙酰膽堿酯酶活性降低，表明紫云英苷對(duì)6-OHDA神經(jīng)毒性的保護(hù)作用可能是由于減輕氧化應(yīng)激和膽堿能系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，從而為紫云英苷在神經(jīng)變性中的治療潛力提供了重要的理論基礎(chǔ)[16]。

對(duì)細(xì)胞進(jìn)行低濃度血清培養(yǎng)和加入過(guò)氧化氫進(jìn)行干預(yù)可構(gòu)建細(xì)胞氧化損傷的模型。為了證明山奈酚及其同樣常見(jiàn)的衍生物鼠李檸檬素的抗氧化特性，Hong 等[17]在確定血紅素加氧酶(HO)-1 基因?qū)C12細(xì)胞的氧化損傷作用后，發(fā)現(xiàn)這兩種藥能顯著地抑制（HO）-1基因的表達(dá)，并且通過(guò)MAPK等通路來(lái)增強(qiáng)細(xì)胞的抗氧化功能。

谷氨酸是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中主要的興奮性神經(jīng)遞質(zhì)，而過(guò)量的谷氨酸會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞興奮性毒性，是研究細(xì)胞氧化應(yīng)激的經(jīng)典模型[18]，用分離白樺果實(shí)得到的紫云英苷干預(yù)該模型后表現(xiàn)出可觀的保護(hù)作用[19]。且在H2O2誘導(dǎo)的人體神經(jīng)瘤母細(xì)胞模型上，紫云英苷也被證明有抑制受損細(xì)胞產(chǎn)生活性氧簇的作用，并可以激活相關(guān)抗氧化基因[20]。

NADPH氧化酶(NOX)是一種跨膜跨胞質(zhì)的多亞基酶，已被證實(shí)參與多種神經(jīng)退行性疾病的病理進(jìn)程中[21]，它將電子從NADPH 轉(zhuǎn)移到分子氧，產(chǎn)生超氧化物。超氧化物的過(guò)載則會(huì)產(chǎn)生活性氧簇（reac?tive oxygen species，ROS），導(dǎo)致細(xì)胞損傷，最終死亡[22]。研究發(fā)現(xiàn)山奈酚通過(guò)與NOX 的胞漿亞基結(jié)合從而抑制NOX 的活化，發(fā)揮胞質(zhì)中的抗氧化作用，減少ROS 的生成，隨后再激活caspase-3 的表達(dá)，最終減少PC12細(xì)胞的凋亡來(lái)完成其對(duì)細(xì)胞的保護(hù)作用[23]。

3 抗腦缺血損傷

缺血性腦卒中是危及人類健康的常見(jiàn)疾病之一，其主要病因?yàn)槟X血管堵塞，造成下游組織缺少氧氣和營(yíng)養(yǎng)等物質(zhì)，最終導(dǎo)致受損組織細(xì)胞的動(dòng)態(tài)死亡[24]。

在慢性腦缺血的模型中，星形膠質(zhì)細(xì)胞增生形成膠質(zhì)瘢痕[25]。用山奈酚對(duì)該模型進(jìn)行處理后，可發(fā)現(xiàn)星形膠質(zhì)細(xì)胞特有的膠質(zhì)纖維酸性蛋白（glial fi?brillary acidic protein，GFAP）表達(dá)減少，由此可推斷山奈酚通過(guò)對(duì)星形膠質(zhì)細(xì)胞的保護(hù)作用進(jìn)而阻止慢性腦缺血的疾病進(jìn)程[26]。在另外一項(xiàng)研究中也發(fā)現(xiàn)山奈酚能明顯減輕慢性腦缺血大鼠的病理?yè)p傷，改善認(rèn)知功能障礙和四肢平衡能力障礙[27]。

腦缺血和缺氧時(shí)會(huì)加速能量的消耗，繼而過(guò)度激活K+通道，使胞內(nèi)的K+外流增多，同時(shí)也會(huì)抑制Na+-K+-ATP酶的活性，進(jìn)一步加劇這種病態(tài)的正反饋，最終誘導(dǎo)細(xì)胞的凋亡。而K+通道阻滯劑對(duì)受損的海馬CA1區(qū)神經(jīng)元具有良好的保護(hù)作用[28]。在利用全細(xì)胞膜片鉗技術(shù)對(duì)海馬CA1區(qū)神經(jīng)元膜電壓進(jìn)行檢測(cè)后，發(fā)現(xiàn)山奈酚對(duì)缺氧模型細(xì)胞的K+外流具有阻斷作用[29]。

腦缺血再灌注損傷模型也是備受關(guān)注的領(lǐng)域。研究發(fā)現(xiàn)，在對(duì)該模型加入山奈酚干預(yù)后，能顯著減少神經(jīng)功能損傷和腦梗死體積，同時(shí)海馬CA1區(qū)神經(jīng)元的損傷也得到很大程度的改善[30]。并且在同樣的模型中，山奈酚糖苷也表現(xiàn)出很好的效果。在用山奈酚-3-O-蕓香糖苷以及山奈酚-3-O-葡萄糖苷對(duì)缺血性腦損傷的大鼠處理后，發(fā)現(xiàn)GFAP 的表達(dá)減弱、神經(jīng)行為障礙改善以及腦梗死體積的減少，其作用通過(guò)NF-κB 和STAT3 信號(hào)通路實(shí)現(xiàn)[31]。山奈酚及其衍生物對(duì)腦部受損組織的保護(hù)作用通過(guò)了不同的機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)，為將來(lái)其在其他疾病損傷研究提示了更多可能的方向。

4 抗驚厥作用

目前，多種鎮(zhèn)靜藥和催眠藥被廣泛應(yīng)用于焦慮、失眠等相應(yīng)生理功能異常的患者，但是這些藥物多具有副作用?；谥坝醒芯勘砻鼽S酮類化合物對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)有較明顯的活性作用[32]，一項(xiàng)在針對(duì)小鼠的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)在杜仲葉中提取出的紫云英苷具有減少自發(fā)活動(dòng)，增加睡眠率和縮短睡眠潛伏期以及延長(zhǎng)睡眠時(shí)間的功效，且能減少小鼠抽搐次數(shù)和延長(zhǎng)抽搐潛伏期的抗驚厥作用[33]。在近年的一項(xiàng)針對(duì)癲癇模型的小鼠和斑馬魚(yú)的實(shí)驗(yàn)中，山奈酚的甲基化衍生物被證實(shí)具有抗癲癇的活性作用[34]。以上研究表明山奈酚衍生物具有很大的研究?jī)r(jià)值和意義，可能在鎮(zhèn)靜和催眠的研究中發(fā)揮重要功能，具有開(kāi)發(fā)成為保健藥物的潛能。

5 抗抑郁作用

在抑郁癥模型大鼠實(shí)驗(yàn)中，張勝等[35]發(fā)現(xiàn)大鼠血清炎癥相關(guān)因子NO、IL-1β和TNF-α 的表達(dá)明顯升高，且HE染色后發(fā)現(xiàn)有大量的炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)。而山奈酚干預(yù)能顯著抑制這些炎癥因子的表達(dá)，減輕水腫程度，抑制海馬區(qū)的神經(jīng)元凋亡。除了基于抗炎的機(jī)制以外，山奈酚也通過(guò)抑制細(xì)胞氧化應(yīng)激反應(yīng)來(lái)發(fā)揮其抗抑郁的作用[36]。

6 抗癡呆作用

癡呆主要分為阿爾茨海默癥（Alzheimer′s Dis?ease，AD）、血管性癡呆、混合型癡呆等[37]。諸多證據(jù)表明，可溶性寡聚物Aβ涉及神經(jīng)炎癥、氧化應(yīng)激、神經(jīng)元細(xì)胞死亡，最終導(dǎo)致癡呆[38-39]。

研究發(fā)現(xiàn)山奈酚能降低β分泌酶的活性，從而抑制Aβ的生成，且能降低Aβ42，并通過(guò)與Aβ42 寡聚體結(jié)合促進(jìn)無(wú)毒寡聚體的形成阻斷了Aβ斑塊的構(gòu)象轉(zhuǎn)變。最終，改善Aβ誘導(dǎo)的神經(jīng)細(xì)胞死亡，ROS產(chǎn)生，炎癥因子釋放，小膠質(zhì)細(xì)胞活化，阻斷小膠質(zhì)細(xì)胞NF-κB 信號(hào)通路[40-41]。該研究是基于山奈酚的藥理作用而開(kāi)發(fā)出一種以山奈酚為主鏈的新型先導(dǎo)結(jié)構(gòu)藥物，提示山奈酚及其衍生物在AD藥物開(kāi)發(fā)中具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

另外一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)山奈酚是乙酰膽堿酯酶和丁酰膽堿酯酶以及Aβ聚集的有效抑制劑。不僅具有抗氧化劑和金屬螯合劑的作用，還與蛋白激酶和脂質(zhì)激酶信號(hào)通路以及絲裂原活化蛋白激酶、NF-κB 和酪氨酸激酶等信號(hào)通路相互作用[42-43]?；诖耍芯空唛_(kāi)發(fā)出以山奈酚為主的抗AD聯(lián)合藥物[44]，預(yù)示以后針對(duì)疾病的不同病理機(jī)制來(lái)開(kāi)發(fā)新的組方十分具有前景。

7 結(jié)語(yǔ)

總之，山奈酚類及其衍生物在神經(jīng)系統(tǒng)中發(fā)揮著抗炎、抗氧化、抗缺血損傷、抗驚厥、抗抑郁、抗癡呆等作用，且以上藥理作用多表現(xiàn)出相互的關(guān)聯(lián)性和遞進(jìn)性。并且常表現(xiàn)出多種藥理作用的聯(lián)合，說(shuō)明其在應(yīng)對(duì)不同疾病表現(xiàn)出不同的藥理活性，具有十分值得深入探討的科研價(jià)值，也提示研究者關(guān)注主導(dǎo)化合物與病理的構(gòu)效關(guān)系。當(dāng)今，黃酮類化合物正被廣泛應(yīng)用于科研和臨床，隨著對(duì)山奈酚及其衍生物的藥理作用的研究不斷深入，其在臨床應(yīng)用以及在食品和保健品等領(lǐng)域的發(fā)展也將會(huì)越加廣闊。