丹參酮在阿爾茨海默病中的神經(jīng)保護(hù)作用機(jī)制研究進(jìn)展

張志華，王洪權(quán)，李 強(qiáng)

(1.赤峰學(xué)院附屬醫(yī)院 神經(jīng)內(nèi)科 內(nèi)蒙古 赤峰 024005；2.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/航天醫(yī)學(xué)中心,北京 100049)

阿爾茨海默病(Alzheimer′s disease，AD) 是最常見的一種神經(jīng)變性病，以進(jìn)行性腦功能失調(diào)為特征的疾病，表現(xiàn)為記憶、認(rèn)知、語言和行為障礙以及人格改變等。AD的典型病理特征為由beta-淀粉樣蛋白(β-amyloid，Aβ) 細(xì)胞外沉積形成的老年斑(senile plaques，SPs)和細(xì)胞內(nèi)由tau蛋白過度磷酸化引起的神經(jīng)原纖維纏結(jié)(neurofibrillary tangles，NFTs)[1]。AD目前沒有確切有效的治療方法。給社會和家庭帶來了沉重的經(jīng)濟(jì)和精神負(fù)擔(dān)。目前AD發(fā)病機(jī)制尚不清楚，主要的發(fā)病機(jī)制假說包括淀粉樣蛋白學(xué)說、氧化應(yīng)激學(xué)說、線粒體功能障礙學(xué)說和膽堿能學(xué)說等。針對不同的假說機(jī)制具有相應(yīng)的治療策略。近年來研究顯示，天然化合物通過多種機(jī)制能、多靶點(diǎn)治療特性抑制AD的發(fā)生，成為近年AD治療有益的探索。本文就近年來以Tan IIA為代表的丹參酮在AD中的藥理作用及其機(jī)制的研究進(jìn)展綜述。

1 丹參與丹參酮

丹參為唇形科植物，以干燥根及根莖入藥，具有活血化瘀、通經(jīng)止痛、清心除煩、涼血消癰的作用。丹參的根(roots ofSalviamiltiorrhizaBunge，Lamiaceae)被廣泛應(yīng)用于臨床治療心腦血管疾病。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，丹參的主要成分可分為兩類，第一類含有水溶性多酚化合物，如丹酚酸B (salvianolic acid B，Sal B)、丹酚酸A(salvianolic acid B，Sal A)和丹參素。第二類包含親油性化學(xué)物質(zhì)，如丹參酮I (tanshinone I，Tan I)、丹參酮IIA (tanshinone IIA，Tan IIA)、隱丹參酮(cryptotanshinone)和二氫丹參酮(dihydrotanshinone)[2]。其中Tan IIA是最主要的成分。丹參酮結(jié)構(gòu)見Fig 1所示。

Fig 1 Structure of neuroprotective tanshinones

Fig 2 Schematic representation of tanshinones-mediated neuroprotection in AD

2 丹參酮在AD中的神經(jīng)保護(hù)作用機(jī)制

2.1 抑制膽堿酯酶活性AD的膽堿能損傷學(xué)說(cholinergic hypothesis)認(rèn)為AD 病變過程中基底前腦區(qū)存在膽堿能神經(jīng)元丟失，膽堿能受體密度下降，膽堿乙?；?choline acetyltransferase，ChAT)和乙酰膽堿酯酶(acetylcholinesterase，AChE)活性及ACh的生成、釋放、攝取等膽堿能神經(jīng)系統(tǒng)功能降低，出現(xiàn)中樞膽堿能神經(jīng)系統(tǒng)紊亂，進(jìn)而導(dǎo)致認(rèn)知和記憶功能障礙，被認(rèn)為是AD的重要病因。早期研究顯示，Tan I具有強(qiáng)效抑制AChE活性的藥理學(xué)作用，表明丹參酮具有AChE抑制劑活性[3]。在鏈脲菌素(streptozotocin，STZ)誘導(dǎo)的小鼠認(rèn)知功能障礙AD模型中， STZ升高AChE活性，而Tan IIA可以抑制STZ引起的AChE活性增加[4]。在東莨菪堿(Scopolamine，SCO)誘導(dǎo)的小鼠認(rèn)知功能障礙AD模型中，Tan IIA降低SCO引起的AChE活性增加，并同時降低ChAT活性[5]。在Aβ25-35誘導(dǎo)的AD損傷模型中，側(cè)腦室注射經(jīng)Tan IIA孵育的間質(zhì)干細(xì)胞(Tan IIA-MSCs)， 可降低AChE活性，并促進(jìn)ACh的釋放[6]。綜上所述，表明丹參酮具有AChE抑制劑活性。

2.2 對Aβ的作用(1) 抑制Aβ產(chǎn)生、促進(jìn)Aβ降解:Aβ是由淀粉樣蛋白前體蛋白(amyloid-β precursor protein，APP)經(jīng)不同的分泌酶相繼切割生成。研究顯示，Tan IIA能夠在轉(zhuǎn)染APPsw的SH-SY5Y細(xì)胞中，通過降低BACE1水平減少Aβ1-40和Aβ1-42的產(chǎn)生[7]。同時，Tan IIA上調(diào)ADAM10和sAPPα，這表明Tan IIA具有促進(jìn)α-分泌酶的活性，從而減少APP經(jīng)β-分泌酶途徑產(chǎn)生Aβ[7]。同時，Tan IIA能夠上調(diào)Aβ降解酶，即中性內(nèi)肽酶(neprilysin，NEP)胰島素降解酶(insulin-degrading enzyme，IDE)的蛋白表達(dá)，這表明Tan IIA具有促進(jìn)Aβ降解的功能[7]。側(cè)腦室注射經(jīng)Tan IIA孵育的間質(zhì)干細(xì)胞(Tan IIA-MSCs)，可降低BACE1和PS1蛋白和mRNA表達(dá)水平，而對AMDM10無影響，從而降低Aβ1-40的產(chǎn)生[6]。總之,體內(nèi)外研究顯示,Tan IIA具有抑制Aβ產(chǎn)生和促進(jìn)其降解的功能，Tan IIA是β-分泌酶抑制劑，能夠通過抑制β-分泌酶活性減少Aβ的產(chǎn)生。

(2) 抑制Aβ的聚集以及促進(jìn)纖維狀A(yù)β的降解:早期原子力顯微鏡(atomic force microscopy，AFM)和硫磺素T (Thioflavin-T，Th-T)染色研究發(fā)現(xiàn)，Tan IIA和Tan I均具有抑制纖維狀A(yù)β(amyloid fifibril，fAβ)形成和促進(jìn)fAβ解聚的功能，而Tan I較Tan IIA具有更強(qiáng)的抑制作用[8]。在APP/PS1雙轉(zhuǎn)基因小鼠中，Tan IIA能夠降低Aβ1-42的聚集，并減少CTFs的形成[9]，驗(yàn)證了早期的體外研究。在APP/PS1雙轉(zhuǎn)基因小鼠中，Tan IIA能夠降低老年斑的形成[10]。以上研表明，Tan IIA能夠抑制Aβ的聚集、促進(jìn)纖維狀A(yù)β的降解和抑制老年斑的形成。

(3) 抑制Aβ誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激損傷和凋亡發(fā)生:Tan IIA在AD中的具有抗凋亡機(jī)制從而發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用研究最早源于西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院胡海濤教授組的研究，他們發(fā)現(xiàn)在原代培養(yǎng)大鼠皮層神經(jīng)元中，Tan IIA上調(diào)Bcl-2/Bax比例、降低caspase-3激活和抑制細(xì)胞色素C釋放，同時降低細(xì)胞上調(diào)谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione peroxidase，GSH-Px)、SOD活性，降低MDA和ROS產(chǎn)生，上調(diào)線粒體模電位[11]，這表明，Tan IIA具有通過抑制氧化應(yīng)激，從而抑制凋亡的發(fā)生。后期研究顯示，Tan IIA在Aβ誘導(dǎo)的PC12細(xì)胞[3，12]、原代皮層神經(jīng)元[13]、SH-SY5Y細(xì)胞[14-15]中通過抗氧化和抗凋亡機(jī)制抑制Aβ誘導(dǎo)的損傷。隱丹參酮與多奈哌齊合用能夠在SH-SY5Y細(xì)胞中抑制Aβ誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡[16]。

體內(nèi)研究結(jié)果也證實(shí),Tan IIA在AD中具有抗凋亡作用。在Aβ1-42誘導(dǎo)的大鼠AD模型中，Tan IIA通過抑制caspase-3激活抑制凋亡發(fā)生[17-19]。在APP/PS1雙轉(zhuǎn)基因小鼠中，Tan IIA亦能通過抑制凋亡發(fā)生發(fā)揮神經(jīng)能保護(hù)作用[20]。在東莨菪堿(scopolamine，SCO)誘導(dǎo)的小鼠認(rèn)知功能障礙AD模型中，Tan IIA通過降低MDA和 ROS，升高SOD發(fā)揮抗氧化作用，通過降低Bax和cleaved-caspase-3以及上調(diào)Bcl-2水平發(fā)揮其抗凋亡作用[5]。而在鏈佐霉素(streptozotocin，STZ)誘導(dǎo)的小鼠認(rèn)知功能障礙AD模型中，Tan IIA通過降低MDA、上調(diào)SOD和GSH-px活性來發(fā)揮其抗氧化作用[4]。最近研究顯示，Tan IIA能改善側(cè)腦室注射STZ誘導(dǎo)的小鼠認(rèn)知障礙，其分子機(jī)制可能與抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激及細(xì)胞凋亡有關(guān)[21]。

2.3 抑制tau蛋白過度磷酸化AD的Tau 蛋白異常磷酸化假說認(rèn)為，異常過度磷酸化的 Tau 蛋白以配對螺旋絲結(jié)構(gòu)形成神經(jīng)原纖維纏結(jié)(NFTs)并在神經(jīng)元內(nèi)聚積，Tau蛋白異常在AD患者神經(jīng)變性和學(xué)習(xí)記憶障礙的發(fā)生發(fā)展中起重要作用。Aβ 等可通過抑制PI3K和PKC途徑而激活GSK-3β 并使 Tau 蛋白發(fā)生過度磷酸化、聚積，從而導(dǎo)致神經(jīng)元功能、結(jié)構(gòu)改變、記憶障礙[22]。因此，抑制tau蛋白的過度磷酸化成為治療AD的手段之一。在Aβ25-35誘導(dǎo)的原代培養(yǎng)皮層神經(jīng)元AD損傷模型中，Tan IIA能夠抑制Aβ25-35誘導(dǎo)tau蛋白過度磷酸化，進(jìn)一步機(jī)制研究顯示，Tan IIA通過抑制降低細(xì)胞漿p25表達(dá)，進(jìn)而與抑制細(xì)胞周期依賴性蛋白激酶5(cyclin-dependent kinase 5，CDK-5)激活相關(guān)[23]。p25/Cdk5符合體參與對tau蛋白的過度磷酸化。在Aβ1-42誘導(dǎo)的AD大鼠損傷模型中，Aβ1-42誘導(dǎo)tau蛋白(Ser396， Ser404和Thr205)的過度磷酸化和GSK-3β的激活，而Tan IIA抑制GSK-3β激活和tau蛋白過度磷酸化，表明，Tan IIA具有通過抑制GSK-3β激活抑制tau過度磷酸化作用[17]。最近研究結(jié)果證實(shí)以上結(jié)論，研究顯示Tan ⅡA降低了N2a細(xì)胞、Tau過表達(dá)細(xì)胞和3×Tg-AD小鼠原代神經(jīng)元細(xì)胞Tau的表達(dá)，抑制Tau的磷酸化。此外，TanⅡA增加多泛素化Tau的積累，并誘導(dǎo)Tau蛋白經(jīng)蛋白酶體降解。此外，TanⅡA與Tau蛋白結(jié)合并抑制肝素誘導(dǎo)的Tau纖維的形成?？傊?，Tan ⅡA可促進(jìn)Tau的多泛素化，誘導(dǎo)Tau蛋白經(jīng)蛋白酶體降解，TanⅡA與Tau蛋白的結(jié)合，抑制Tau原纖維的形成。Tan ⅡA可能作為AD治療的一個潛在候選藥物[24]。

2.4 抗神經(jīng)炎癥作用神經(jīng)炎癥(neuroinflammation)參與AD發(fā)病機(jī)制和病理進(jìn)程。 Aβ在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的過度聚集可激活小膠質(zhì)細(xì)胞和浸潤外周免疫細(xì)胞加速神經(jīng)炎癥。小膠質(zhì)細(xì)胞的慢性激活導(dǎo)致神經(jīng)炎癥，導(dǎo)致AD發(fā)生。Aβ斑塊與小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞相互作用，增加促炎介質(zhì)的產(chǎn)生，觸發(fā)炎癥級聯(lián)反應(yīng)。此外，全身炎癥可作為觸發(fā)免疫系統(tǒng)的外部因素，從而加速AD疾病進(jìn)展。體內(nèi)研究顯示丹參酮具有抗神經(jīng)炎癥作用。在Aβ1-42誘導(dǎo)的小鼠AD模型中，神TanⅡA和隱丹參酮的神經(jīng)保護(hù)作用與其抗神經(jīng)炎癥有關(guān)，表現(xiàn)為腦內(nèi)GFAP、COX-2、iNOS、NF-κB的表達(dá)減少。此外，在Aβ1-42誘導(dǎo)的大鼠AD模型中，TanⅡA減少了促炎細(xì)胞因子IL-1β和IL-6的分泌，這可能是通過減少星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞的活化介導(dǎo)的[25]。此外，在APP/PS1小鼠中，TanⅡA的神經(jīng)保護(hù)作用與減輕小膠質(zhì)細(xì)胞和星形細(xì)胞活化、促炎性細(xì)胞因子TNF-α、IL-6和IL-1β的產(chǎn)生有關(guān)，同時進(jìn)一步機(jī)制研究顯示，TanⅡA與其對RAGE和NF-κB信號轉(zhuǎn)導(dǎo)活化有關(guān)[10]。側(cè)腦室注射經(jīng)Tan IIA孵育的間質(zhì)干細(xì)胞(TIIA-MSCs)對Aβ25-35誘導(dǎo)的AD損傷模型中研究發(fā)現(xiàn)，Tan IIA的神經(jīng)保護(hù)作用與其對促炎性因子(IL-1、IL-4、IL-6、IL-10和TNF-α)的釋放有關(guān)[26]。而體外細(xì)胞研究同樣證實(shí)了丹參酮在AD中具有抗神經(jīng)炎癥作用[7，10，14]。最近研究顯示，Tan IIA可激活PI3K/AKT通路、降低腦內(nèi)炎癥反應(yīng)、抑制小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞過度激活，進(jìn)而可保護(hù)AD小鼠神經(jīng)受損，提高學(xué)習(xí)記憶能力[27]。

3 結(jié)語

丹參酮作為丹參的粗提取物，多年來在中國和其他國家被廣泛用于治療各種人類疾病。最近，丹參酮不同劑型，如片劑、膠囊劑、顆粒劑、口服液、注射劑、噴霧劑和藥丸，可作為多種人類疾病的治療策略。復(fù)方丹參片滴丸被正式列入《中國藥典》(2020)中，這表明丹參酮在人類患者中的藥用價值。這些藥物制劑的不良反應(yīng)輕微， 在人類臨床試驗(yàn)中被認(rèn)為是相對安全的。這些制劑在實(shí)驗(yàn)動物和人類患者中經(jīng)口吸收，在人類中半衰期約為1～5 h。中國臨床試驗(yàn)注冊中心(https：//www.chictr.org.cn/index.aspx) 目前關(guān)于丹參酮的臨床注冊研究包括治療急性缺血性腦卒中、心血管疾病、肺動脈高壓、急性冠脈綜合征等，表明丹參酮可能是一種有吸引力的治療策略。然而，與大多數(shù)植物化學(xué)物質(zhì)一樣，丹參酮的水溶性差，吸收能力差，可能限制了其作為理想候選藥物的應(yīng)用。另外，丹參酮的不良藥代動力學(xué)特性是藥物開發(fā)的另一個挑戰(zhàn)。然而，已經(jīng)開發(fā)了一些藥理學(xué)策略來促進(jìn)丹參酮IIA的吸收和生物利用度，其中之一是以鹽形式制備該化合物，如丹參酮IIA磺酸鈉。未來的研究應(yīng)側(cè)重于藥物設(shè)計(jì)以及精心設(shè)計(jì)臨床試驗(yàn)，將丹參酮作為治療多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病的候選藥物。

綜上所述，Tan IIA及其相關(guān)化合物具有膽堿酯酶抑制劑活性，能夠通過抑制Aβ產(chǎn)生和聚集、促進(jìn)Aβ降解，抑制Aβ誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激損傷和凋亡發(fā)生，以及抗炎和抑制tau蛋白過度磷酸化機(jī)制對AD具有治療作用(Fig 2)。而其在PD中可通過抗氧化、抗凋亡、抗炎和調(diào)控Nrf2/ARE通路發(fā)揮其對PD的治療作用。表明丹參酮在以PD和AD為代表的神經(jīng)變性病中具有廣闊的應(yīng)用前景。盡管丹參酮針對部分疾病的藥物臨床試驗(yàn)研究，但是目前針對AD和PD的藥物臨床試驗(yàn)研究尚缺乏，值得期待。