吳茱萸堿類(lèi)化合物對(duì)阿爾茨海默病及腦血管疾病的藥理作用研究進(jìn)展

抗晶晶,崔 寧

(黃河科技學(xué)院醫(yī)學(xué)院,河南 鄭州 450063)

阿爾茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)是一種漸進(jìn)性神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病,是老年癡呆的主要類(lèi)型[1]. 據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì),截至2018年9月,全世界AD患者約5 000萬(wàn),醫(yī)療消耗超過(guò)10 000億美元. 流行病學(xué)和病理學(xué)資料顯示,老年人中AD和腦血管疾病共存現(xiàn)象十分常見(jiàn)[2],兩者已成為嚴(yán)重威脅老年人身體健康的疾病. 目前多個(gè)假說(shuō)試圖闡明AD病因:如β淀粉樣蛋白(β-amyloid,Aβ)級(jí)聯(lián)假說(shuō)、Tau蛋白過(guò)度磷酸化假說(shuō)、神經(jīng)炎癥反應(yīng)等,盡管AD的發(fā)病機(jī)制仍未完全清楚,但可以確定的是,有多種因素參與其中,傳統(tǒng)的西藥無(wú)法達(dá)到多方面、多角度作用的目的,因此,從傳統(tǒng)中藥中提取活性成分用于AD的治療尤為必要.

吳茱萸為蕓香科植物吳茱萸Euodiarutaecarpa的干燥近成熟果實(shí),始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》,具有溫中養(yǎng)肝、祛痰消積的效果,現(xiàn)代研究表明,吳茱萸的主要藥理成分為吳茱萸堿(Evodiamine,ED)、去氫吳茱萸堿(Dehydroevodiamine,DHED)、吳茱萸內(nèi)酯等[3],其中,ED和DHED的藥理活性相似,對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)都具有較好的保護(hù)功能,可通過(guò)多條途徑作用于AD的發(fā)生發(fā)展進(jìn)程. 本文對(duì)ED和DHED這兩種吳茱萸堿類(lèi)化合物對(duì)AD及腦血管疾病的藥理作用新進(jìn)展予以綜述,為研究與開(kāi)發(fā)以吳茱萸堿類(lèi)化合物為原料的神經(jīng)疾病保護(hù)新藥提供參考.

1 吳茱萸堿類(lèi)化合物對(duì)阿爾茨海默病的藥理作用

AD的主要臨床表現(xiàn)為學(xué)習(xí)記憶功能下降和認(rèn)知功能缺陷,主要病理學(xué)特征為Aβ大量沉積導(dǎo)致的老年斑形成和細(xì)胞內(nèi)Tau蛋白過(guò)度磷酸化導(dǎo)致的神經(jīng)纖維大量纏結(jié)[4]. 目前大量研究通過(guò)多種方式構(gòu)建AD模型小鼠,使模型小鼠表現(xiàn)出AD的主要臨床表現(xiàn)和病理學(xué)特征,進(jìn)而探究吳茱萸堿類(lèi)化合物對(duì)AD的神經(jīng)保護(hù)功能及作用機(jī)制.

1.1 修復(fù)記憶和認(rèn)知功能損傷

Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)是一種用于研究動(dòng)物空間記憶認(rèn)知功能,有效檢驗(yàn)AD藥物效果的實(shí)驗(yàn)方法. 在以ICV(側(cè)腦室)顯微注射Aβ1-40誘導(dǎo)構(gòu)建的AD小鼠模型中,韓兆豐等[5]發(fā)現(xiàn),造模7 d后,灌胃給藥ED(50 mg/kg、100 mg/kg、200 mg/kg),1次/d,連續(xù)給藥21 d后,AD模型小鼠海馬組織中p53和p-p53蛋白表達(dá)下降,神經(jīng)細(xì)胞凋亡率明顯降低,同時(shí)水迷宮定位航行平均潛伏期縮短,表明吳茱萸堿通過(guò)抑制海馬神經(jīng)細(xì)胞凋亡的發(fā)生,保護(hù)小鼠腦組織,修復(fù)AD小鼠記憶和認(rèn)知功能損傷. Yuan等[6]通過(guò)在小鼠體內(nèi)表達(dá)突變的淀粉樣前體蛋白和早老素蛋白1基因(APPswe/PS1ΔE9)和老化促進(jìn)小鼠基因(SAMP8)模擬AD的臨床表現(xiàn),水迷宮實(shí)驗(yàn)顯示,口服ED(100 mg/kg)28 d后,轉(zhuǎn)基因AD小鼠的學(xué)習(xí)記憶功能損傷顯著減輕,此外,PET/CT掃描圖像分析結(jié)果表明,ED還可增加小鼠腦部組織對(duì)葡萄糖的攝取代謝,提示ED可能通過(guò)改善小鼠腦部能量代謝障礙,進(jìn)而緩解 APPswe/PSΔE9和SAMP8小鼠的學(xué)習(xí)記憶損傷,值得注意的是,ED(100 mg/kg)對(duì)AD模型小鼠的保護(hù)作用甚至優(yōu)于陽(yáng)性藥物安理申(2 mg/kg). 王冬梅等[7]同樣觀察到口服ED(100 mg/kg)能改善APPswe/PSΔE9轉(zhuǎn)基因AD模型小鼠的學(xué)習(xí)記憶能力,進(jìn)一步證實(shí)了此結(jié)果. 此后,Wang等[8]又在經(jīng)腦室注射鏈霉素(ICV-STZ)誘導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)性AD模型小鼠中,觀察ED的神經(jīng)保護(hù)作用,研究數(shù)據(jù)表明,口服ED(50 mg/kg、100 mg/kg),1次/d,連續(xù)給藥21 d后,AD模型小鼠對(duì)新目標(biāo)的識(shí)別能力和水迷宮實(shí)驗(yàn)評(píng)分均有所提高. 在D半乳糖和三氯化鋁誘導(dǎo)的A D小鼠模型中,ED(40 mg/kg)同樣顯示出類(lèi)似效果[9].

除ED外,口服DHED(10 mg/kg)在東莨菪堿誘導(dǎo)的記憶損傷模型中,也表現(xiàn)出其對(duì)模型小鼠記憶損傷癥狀的改善作用,作用效果接近AD常用藥多奈哌齊(1 mg/kg)[10]. 如果經(jīng)腹腔注射途徑給藥,0.5 mg/kg DHED即可明顯緩解APP695轉(zhuǎn)基因AD小鼠的記憶損傷癥狀[11]. 綜上,ED和DHED均可改善AD小鼠的記憶認(rèn)知功能損傷.

1.2 拮抗Aβ沉積

Aβ級(jí)聯(lián)假說(shuō)被認(rèn)為是AD發(fā)病機(jī)制假說(shuō)之一,該機(jī)制認(rèn)為Aβ在腦組織內(nèi)沉積會(huì)導(dǎo)致大腦皮質(zhì)層神經(jīng)細(xì)胞抗氧化功能減弱和神經(jīng)元凋亡. 大腦皮質(zhì)中Aβ42水平上升,血清中Aβ42水平下降,是AD小鼠的典型癥狀. 研究表明,口服ED(40 mg/kg)42 d能夠有效減少D半乳糖和三氯化鋁誘導(dǎo)的AD小鼠腦組織中Aβ42的沉積,提高血清中的Aβ42水平,增強(qiáng)血清和腦組織中超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GSh-PX)等氧化相關(guān)酶的活性,緩解AD小鼠的氧化壓力[9]. Shin等[11]通過(guò)在Tg2576小鼠中表達(dá)突變的APP 695基因,構(gòu)建轉(zhuǎn)基因AD小鼠模型,經(jīng)腹腔注射途徑連續(xù)4個(gè)月給予小鼠DHED(0.5 mg/kg),發(fā)現(xiàn)模型小鼠大腦皮層中可溶性的Aβ40、Aβ42水平下降,機(jī)制實(shí)驗(yàn)表明,DHED可劑量依賴(lài)性地抑制β分泌酶的活性,而β分泌酶跟Aβ的產(chǎn)生及神經(jīng)炎斑塊的形成有關(guān),提示DHED可能作為一種β分泌酶的抑制劑,拮抗模型小鼠腦組織中Aβ沉積,進(jìn)而緩解AD小鼠的多種癥狀. 此外,有學(xué)者向小鼠腦組織注入Aβ1-42,觀察到小鼠出現(xiàn)空間記憶損傷等AD小鼠的典型癥狀,這從側(cè)面證實(shí)了Aβ沉積在AD發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的作用,而DHED(10 mg/kg)可顯著改善AD小鼠的記憶損傷癥狀,減輕Aβ誘導(dǎo)產(chǎn)生的神經(jīng)毒性和氧化壓力[10]. 以上實(shí)驗(yàn)表明,ED和DHED對(duì)AD小鼠的保護(hù)作用,與其拮抗腦組織內(nèi)Aβ的沉積有關(guān).

1.3 抑制Tau蛋白過(guò)度磷酸化

研究發(fā)現(xiàn),Tau蛋白在AD患者腦內(nèi)出現(xiàn)過(guò)度磷酸化,失去其維持神經(jīng)細(xì)胞穩(wěn)定的作用,最終引起神經(jīng)纖維纏結(jié)[12]. 磷酸酯酶2A(PP-2A)可使Tau蛋白在Ser199/202位點(diǎn)發(fā)生去磷酸化,誘癌素A是一種PP-2A抑制劑,能導(dǎo)致小鼠腦組織Tau蛋白過(guò)度磷酸化. Fang等[13]以具有新陳代謝活性的鼠腦切片為研究對(duì)象,發(fā)現(xiàn)預(yù)敷DHED(10～200 μmol/L)1 h,可減弱誘癌素A誘導(dǎo)的Tau蛋白在Ser199/202等AD相關(guān)位點(diǎn)的過(guò)磷酸化,進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),DHED是通過(guò)拮抗誘癌素A對(duì)PP-2A活性的抑制作用,達(dá)到抑制Tau蛋白過(guò)度磷酸化效果的. Tau蛋白在體外被磷酸酯酶去磷酸化的結(jié)果提示,AD腦損傷可能是可逆的. 此外,已有研究表明,糖原合成酶激酶3(GSK-3)的過(guò)度激活可導(dǎo)致Tau蛋白的過(guò)磷酸化,Peng等[14]研究顯示,提前一周經(jīng)尾靜脈給小鼠注射DHED(6.25、12.5 mg/kg),可有效抑制小鼠海馬區(qū)GSK-3的過(guò)度活化,對(duì)抗Tau蛋白在多個(gè)AD相關(guān)位點(diǎn)的過(guò)磷酸化,改善AD小鼠的空間記憶損傷. 以上研究顯示,DHED對(duì)AD的保護(hù)功能與其抑制Tau蛋白過(guò)度磷酸化存在緊密關(guān)聯(lián).

1.4 抑制膠質(zhì)細(xì)胞的活化和炎癥介質(zhì)的釋放

膠質(zhì)細(xì)胞活化和神經(jīng)炎癥是神經(jīng)病理學(xué)的主要特征,研究表明,小膠質(zhì)細(xì)胞活化介導(dǎo)的慢性炎癥參與AD的病理過(guò)程,如何減輕神經(jīng)炎癥損傷成為治療AD的一條重要途徑. 孫文蕾[15]通過(guò)向SD大鼠雙側(cè)海馬區(qū)注射Aβ1-42建立AD模型,一周后,模型組大鼠海馬區(qū)小膠質(zhì)細(xì)胞大量活化,且 HMGB1、TLR4及NF-κB蛋白表達(dá)水平上升,說(shuō)明 HMGB1、TLR4及NF-κB蛋白參與AD中炎癥反應(yīng)過(guò)程,采用灌胃方式給予大鼠ED(100 mg/kg),喂養(yǎng)21 d,可改善AD大鼠的學(xué)習(xí)記憶能力,修復(fù)病理?yè)p傷,抑制HMGB1/TLR4/NF-κB炎癥相關(guān)信號(hào)通路. Wang等[8]探索ED的神經(jīng)保護(hù)機(jī)制,發(fā)現(xiàn)ED可抑制小鼠海馬區(qū)小膠質(zhì)細(xì)胞的活化,減少TNF-α、IL-1β、IL-6等炎癥介質(zhì)的釋放,進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示,ED是通過(guò)抑制AKT/GSK-3β/NF-κB信號(hào)通路,減輕小鼠神經(jīng)炎癥反應(yīng),起到對(duì)AD小鼠的保護(hù)作用的. 此外,ED在APPswe/PSΔE9轉(zhuǎn)基因小鼠中,同樣可抑制TNF-α、IL-1β、IL-6、COX-2等炎癥因子的表達(dá),進(jìn)而緩解APPswe/PSΔE9小鼠的學(xué)習(xí)記憶損傷[6]. 以上結(jié)果表明,抑制膠質(zhì)細(xì)胞的活化和炎癥介質(zhì)的釋放是ED保護(hù)AD小鼠的途徑之一.

1.5 對(duì)離體神經(jīng)元細(xì)胞的保護(hù)作用

除大量動(dòng)物在體實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ屯?還有學(xué)者通過(guò)構(gòu)建體外細(xì)胞模型,觀察ED對(duì)AD相關(guān)細(xì)胞的影響,以明確ED對(duì)AD的保護(hù)作用. 在L型谷氨酸誘導(dǎo)的小鼠海馬神經(jīng)元細(xì)胞系HT22細(xì)胞中,提前3 h加入ED(20 μmol/L)進(jìn)行預(yù)處理,能使HT22細(xì)胞的凋亡率從23.3%降至12.2%,細(xì)胞的生存能力明顯提升[9]. ED對(duì)離體神經(jīng)元細(xì)胞的保護(hù)作用從另一方面驗(yàn)證了ED對(duì)AD的保護(hù)作用.

以上在體離體實(shí)驗(yàn)均表明吳茱萸堿類(lèi)化合物對(duì)AD具有保護(hù)功能,總結(jié)見(jiàn)表1.

2 吳茱萸堿類(lèi)化合物對(duì)腦血管疾病的藥理作用

2.1 對(duì)缺血性腦損傷的保護(hù)作用

炎癥損傷是缺血性腦血管病的重要病理機(jī)制,抑制過(guò)度炎癥反應(yīng)是減輕缺血性腦損傷的新途徑. Zhao等[16]采用改良Longa線栓法成功建立小鼠大腦中動(dòng)脈閉塞(pMCAO)模型,探索ED對(duì)缺血性腦損傷的保護(hù)作用,結(jié)果顯示,術(shù)前3 d給予ED(50 mg/kg、100 mg/kg)灌胃干預(yù)后,pMCAO小鼠的神經(jīng)功能行為學(xué)評(píng)分得到改善,腦組織含水量降低,腦梗死體積減少,探索機(jī)制發(fā)現(xiàn),ED可上調(diào)p-Akt、p-GSK3的表達(dá)水平,同時(shí)降低NF-κB的積累,提示ED對(duì)缺血性腦損傷小鼠的保護(hù)作用與其抑制pMCAO小鼠腦組織中炎癥反應(yīng)有關(guān). 此外,ED也可上調(diào)缺血后腦組織內(nèi)claudin-5的表達(dá),改善pMCAO小鼠的血腦屏障,這可能也是ED腦保護(hù)作用的機(jī)制之一. 越來(lái)越多的數(shù)據(jù)顯示,自噬能夠保護(hù)神經(jīng)元免受缺血引起的細(xì)胞死亡,有學(xué)者以人類(lèi)星形膠質(zhì)細(xì)胞U87-MG為研究對(duì)象,發(fā)現(xiàn)ED可通過(guò)匯集細(xì)胞外鈣離子,激活JNK通路誘導(dǎo)的細(xì)胞保護(hù)性自噬,這為缺血性腦卒中的治療提供了新的選擇[17].

2.2 拮抗動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生

動(dòng)脈粥樣硬化(AS)是腦梗死等腦血管病發(fā)生的主要原因,血脂代謝異常為AS的病變基礎(chǔ). 任妮娜等[18]以高脂飼料喂養(yǎng)SD大鼠4周建立AS模型,造模成功后,給予ED(10 mg/kg、25 mg/kg、40 mg/kg)灌胃治療,3周后,HE染色見(jiàn)ED治療組大鼠肝組織及主動(dòng)脈弓組織炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)及脂肪變性較模型組明顯減輕,與此同時(shí),ED可提高AS大鼠血清中HDL含量,降低TC、TG、LDL水平,以上指標(biāo)均證實(shí)ED的抗AS作用. 隨后,學(xué)者從氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)及NLRP3炎性小體(caspase-1)方面觀察其在加速AS形成中的作用和ED的干預(yù)效果,結(jié)果顯示,ED可降低血清中ox-LDL、caspase-1含量,提示ED通過(guò)抗炎抗氧化途徑發(fā)揮抗AS作用. 此外,Wei等[19]以載脂蛋白E缺陷(ApoE(-/-))鼠作為AS模型鼠,發(fā)現(xiàn)慢性給予ED(10 mg/kg)治療,能夠減輕AS模型鼠的高脂血癥狀和肝臟脂肪變性,增強(qiáng)肝臟的膽固醇清除能力,減少模型鼠AS損傷. 以上結(jié)果提示,ED具有抗動(dòng)脈粥樣硬化的作用,可降低機(jī)體發(fā)生腦血管疾病的幾率.

3 未來(lái)研究展望

目前,我國(guó)已進(jìn)入老齡化社會(huì),對(duì)于老年人來(lái)說(shuō),維持正常認(rèn)知功能是高質(zhì)量生活的保證. 在老年人群體中,損害認(rèn)知功能最常見(jiàn)的疾病是AD和腦血管疾病. 大量的實(shí)驗(yàn)證實(shí),作為中藥吳茱萸的主要藥理活性成分,ED和DHED能夠通過(guò)修復(fù)記憶和認(rèn)知功能損傷、拮抗Aβ沉積、抑制Tau蛋白過(guò)度磷酸化、抑制膠質(zhì)細(xì)胞的活化和炎癥介質(zhì)的釋放等神經(jīng)保護(hù)功能來(lái)有效減緩AD的發(fā)生發(fā)展進(jìn)程. 此外,ED還具有減輕缺血性腦損傷、拮抗動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生等腦血管疾病保護(hù)作用. 臨床研究和實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果顯示[20],AD和腦血管疾病在病因?qū)W和病理學(xué)方面存在許多重疊,大部分散發(fā)性AD也是一種腦血管源性疾病,對(duì)腦血管疾病的治療也可延緩AD的發(fā)生發(fā)展進(jìn)程. ED對(duì)AD和腦血管疾病的雙重防治作用為此觀點(diǎn)提供了一定的證據(jù). 盡管已有大量吳茱萸堿類(lèi)化合物的基礎(chǔ)研究,還需要在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行更多的臨床應(yīng)用實(shí)驗(yàn),為其將來(lái)作為治療AD和腦血管疾病的有效藥物提供充足的科學(xué)依據(jù).