中醫(yī)防治阿爾茨海默病的新思路
——表觀遺傳學

孟澤宇，孔 瑩，孟勝喜，郭 濤，吳國慶，王 優(yōu)，陳雅雯

阿爾茨海默病是一種以進行性認知功能障礙、記憶力損害、語言障礙為主的神經(jīng)退行性疾病。細胞外的β淀粉樣蛋白(Aβ)大量沉積導致的老年斑形成和細胞內(nèi)神經(jīng)元纖維纏結(jié)形成是阿爾茨海默病的主要病理特征。其患病率隨著年齡的增大而升高。阿爾茨海默病確切的發(fā)病原因現(xiàn)階段尚未明確，臨床上也缺乏中晚期阿爾茨海默病病人特異性的治療方法[1]。

表觀遺傳學(epigenetics)是研究非DNA堿基序列變化所致的影響基因表達的可遺傳現(xiàn)象的一門新興學科，其調(diào)節(jié)機制主要包括DNA甲基化(DNA methylation)、組蛋白修飾(histone modification)、非編碼RNA(noncoding RNA，ncRNA)作用等。因表觀遺傳學的動態(tài)觀、整體觀與中醫(yī)的辨證論治、整體觀念的理念高度契合，所以越來越多的學者逐步借助表觀遺傳學的研究思路和相關(guān)技術(shù)應(yīng)用于阿爾茨海默病在中醫(yī)藥的研究中，以期闡明阿爾茨海默病在中醫(yī)藥的作用機制并為阿爾茨海默病的中西醫(yī)防治提供出新的思路。

1 表觀遺傳學與阿爾茨海默病

1.1 DNA甲基化 DNA甲基化是最早被發(fā)現(xiàn)，也是研究最為廣泛的表觀遺傳修飾[2]。DNA甲基化是指在DNA甲基轉(zhuǎn)移酶(DNA methyltransferases，DNMTs)的催化下，在胞嘧啶的5′位上加一個甲基基團(5-methylcytosine，5mC)。啟動子區(qū)的甲基化CpG島可通過與甲基化結(jié)合蛋白家族(MBD/MeCP)的結(jié)合來阻斷基因的轉(zhuǎn)錄過程，進而影響基因的表達。其中比較重要的甲基化結(jié)合蛋白有MBD1、MBD2、MBD3、MBD4和MeCP2[3]。研究表明，腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(brain-derived neurotrophic factor，BDNF)啟動子區(qū)域甲基化水平的升高和單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphisms，SNPs)在遺忘型輕度認知障礙(amnestic MCI，aMCI)向阿爾茨海默病轉(zhuǎn)化過程中起關(guān)鍵作用[4]。在阿爾茨海默病腦組織和健康腦組織中，2個分子伴侶熱休克蛋白(HSPA)9和HSPA8的啟動子DNA甲基化水平具備明顯差異，表明相關(guān)基因及其甲基化修飾可能參與了阿爾茨海默病發(fā)生發(fā)展[5]。研究發(fā)現(xiàn)，阿爾茨海默病病人外周血D環(huán)區(qū)測序片段的第1個CpG位點的甲基化水平降低與認知功能的減退具有正向作用，這為阿爾茨海默病的防治提供了新的思路[6]。

1.2 組蛋白修飾 組蛋白(histone)是染色質(zhì)的主要蛋白質(zhì)部分，和DNA共同組成核小體結(jié)構(gòu)，一般分為H1、H2A、H2B、H3、H4五類。組蛋白修飾是指組蛋白在相關(guān)酶作用下發(fā)生甲基化、乙?；?、磷酸化、泛素化、腺苷酸化等修飾的過程。其中組蛋白乙?；亲罹咛卣鞯姆g后修飾，也是神經(jīng)退行性疾病中研究比較廣泛的表觀遺傳學機制。組蛋白乙?；?HAT)與組蛋白去乙?；?HDAC)共同調(diào)控著組蛋白乙?；c去乙?；膭討B(tài)平衡。HDAC6抑制劑可引起Tau蛋白的降解。因此，HDAC6具有修復(fù)Aβ?lián)p傷功能，有可能成為阿爾茨海默病治療的一個新靶標[7]。HDAC3抑制劑能夠降低Tau蛋白磷酸化，提高血漿中Aβ降解酶的水平，促進Tau蛋白的降解，進而降低大腦及外周Aβ1～42的含量，改善阿爾茨海默病大鼠的學習記憶能力[8]。研究表明，阿爾茨海默病病人前額葉皮層組織高表達長鏈非編碼RNA(lncRNA)母系表達基因3(maternally expressed gene，MEG3)可能通過影響蛋白脫乙?；?2(HDAC2)的表達，抑制神經(jīng)突樣結(jié)構(gòu)的形成和神經(jīng)細胞的增殖，從而參與阿爾茨海默病認知功能的損傷[9]。

1.3 ncRNAs ncRNAs是指不編碼蛋白質(zhì)的RNA，包括轉(zhuǎn)運RNA、核糖體RNA、核小RNA、核仁小RNA、微小RNA(microRNA，miRNA)、lncRNAs、環(huán)狀RNA(circRNA)等多種已知功能和一些功能尚不明確的RNA。越來越多的研究表明，ncRNAs參與阿爾茨海默病的發(fā)生機制[10]。

1.3.1 miRNA miRNA是一種長度為20～24個核苷酸的內(nèi)源性的且較為保守的ncRNA。目前，多數(shù)研究者認為miRNA主要通過與BACE1(β-site amyloid precursor protein cleaving enzyme1)的 mRNA 3′-UTR結(jié)合的方式來調(diào)控BACE1，降解或阻斷mRNA的翻譯進而發(fā)揮基因的負調(diào)控作用。因此，上調(diào)miRNA可能會下調(diào)它們的靶mRNA以及這些mRNA編碼的遺傳信息表達。在阿爾茨海默病病人疾病的發(fā)展階段，病人腦組織、腦脊液和血液中miR-21、miR-34a/c、miR-128等水平上升，而miR-1、miR-9、miR-22、miR-15/107、miR-29a/b/c、miR-101、miR-132/212、miR-330等水平下降[11]，多個RNA在阿爾茨海默病中異常表達并涉及神經(jīng)炎癥反應(yīng)、tau蛋白磷酸化、Aβ異常沉積等阿爾茨海默病主要的病理學機制。

1.3.1.1 神經(jīng)炎癥反應(yīng) 研究表明，miRNAs可通過改變細胞機制，緩解神經(jīng)炎癥在阿爾茨海默病晚期加重神經(jīng)元損傷的程度，進而改善神經(jīng)炎癥動力學[12]。研究發(fā)現(xiàn)運動可改善阿爾茨海默病病人的認知水平，而抑制miR-129-5p的表達會明顯降低運動對阿爾茨海默病小鼠認知等功能障礙的保護作用，說明運動可能誘導miR-129-5p表達，影響阿爾茨海默病小鼠的神經(jīng)炎癥反應(yīng)[13]。

1.3.1.2 Tau蛋白磷酸化 神經(jīng)原纖維纏繞由高度磷酸化的Tau蛋白構(gòu)成，是阿爾茨海默病的典型的病理形態(tài)改變之一。有研究表明，miR-101a的過表達可通過絲裂原激活蛋白激酶(mitogen activated protein kinases，MAPK)途徑來調(diào)節(jié)阿爾茨海默病的發(fā)生與發(fā)展，miR-101a有成為生物標記物的潛質(zhì)[14]。有研究表明，通過降低miR-101在阿爾茨海默病中表達，在小鼠海馬神經(jīng)元中模擬miR-101的缺失可導致認知能力下降，這為阿爾茨海默病的靶向提供了新的治療思路[15]。

1.3.1.3 Aβ異常沉積 Aβ是由淀粉樣前體蛋白(APP)水解的機體代謝物，所以APP的功能異常會導致Aβ的異常沉積，造成神經(jīng)細胞毒性作用。miR-129過表達可以有效減輕神經(jīng)元細胞凋亡，且可能通過抑制APP的活性來減少Aβ造成的毒性作用[16]。APP的異常增多還與miR-330表達量減少[17]或miR-128的表達量增加有關(guān)[18]。

1.3.2 lncRNA lncRNA是長度大于200個核苷酸的不編碼蛋白質(zhì)的ncRNA，參與某些轉(zhuǎn)錄因子的信號通路、腦組織老化、突觸傳遞等多種重要的神經(jīng)功能調(diào)節(jié)。研究發(fā)現(xiàn)，沉默ZBTB20-AS1(lncRNA鋅指蛋白ZBTB20反義RNA1)通過調(diào)控miR-132-3p/微管相關(guān)蛋白tau(MAPT)軸可促進SK-N-SH細胞增殖，抑制Aβ25～35誘導的人神經(jīng)母細胞瘤細胞凋亡[19]。研究發(fā)現(xiàn)，通過降低lncRNA 17A的表達可使γ-氨基丁酸B型受體(γ-aminobutyric acid B type receptor，GABABR)表達升高，Aβ1～42分泌減少，進而影響阿爾茨海默病的發(fā)病[20]。

1.3.3 circRNA circRNA是一種高度穩(wěn)定的ncRNA分子，因其結(jié)構(gòu)在外泌體中半衰期長，不易降解，被認為是一種理想的生物標志物。circRNAs-7可通過抑制核轉(zhuǎn)錄因子-κB(NF-κB)蛋白翻譯引起APP和β分泌酶(BACE1)降解和泛素化，從而改善阿爾茨海默病癥狀[21]。研究表明，Cir-PS1-615(PS1環(huán)狀RNA)可能成為阿爾茨海默病新的臨床診斷標志物[22]。

2 基于表觀遺傳學的中醫(yī)藥防治阿爾茨海默病

2.1 中藥復(fù)方

2.1.1 加減薯蕷丸 加減薯蕷丸(山藥、熟地、制首烏、白芍、黨參、當歸、炒白術(shù)、枸杞、茯苓、石菖蒲、遠志、杜仲、五味子、川芎)能夠抑制阿爾茨海默病病人外周血白細胞介素-1β(IL-1β)、NF-κB、miR-146a的表達，阻斷炎癥反應(yīng)的發(fā)生與發(fā)展，從而改善認知功能。在阿爾茨海默病早期，IL-1β過度表達能通過NF-κB轉(zhuǎn)錄途徑誘導 miR-146a 的表達，從而放大炎癥反應(yīng)引起的神經(jīng)元變性，因此，miR-146a可能成為阿爾茨海默病的診斷或潛在的治療靶點[23]。

2.1.2 安神定志方 安神定志方(黨參、茯神、茯苓、龍齒、遠志、石菖蒲)可能通過抑制miR-103a-3p的表達進而上調(diào)腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)的表達，調(diào)控Tau蛋白的磷酸化水平，從而加強阿爾茨海默病小鼠學習記憶能力[24]。

2.1.3 滌痰湯 滌痰湯全方(半夏、茯苓、姜南星、橘紅、枳實、竹茹、人參、石菖蒲、甘草)以及人參、茯苓、甘草配伍的拆方，枳實、竹茹配伍的拆方，半夏、姜南星配伍的拆方，橘紅、石菖蒲配伍的拆方能抑制糖原合成酶激酶-3β(GSK-3β)，減輕Tau蛋白的過度磷酸化，提高阿爾茨海默病大鼠的學習記憶能力[25]。

2.1.4 黃連解毒湯 黃連解毒湯(黃連、黃芩、黃柏、梔子)可以通過抑制GSK-3β活性，調(diào)控tau蛋白磷酸化水平，從而改善Aβ25～35誘導APP/PS1雙轉(zhuǎn)基因阿爾茨海默病模型大鼠的學習記憶能力[26]。

2.1.5 開心散 有研究證實，GSK-3β負責Tau蛋白磷酸化，蛋白磷酸酶2A(PP2A)則負責Tau蛋白的去磷酸化。開心散(人參、遠志、茯苓、石菖蒲)可以通過激活磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)/GSK3β信號通路，促進阿爾茨海默病腦內(nèi)源神經(jīng)再生，進而改善阿爾茨海默病小鼠腦組織病理損傷[27]。

2.2 中藥有效成分(組分)

2.2.1 山茱萸環(huán)烯醚萜苷(CIG) 山茱萸環(huán)烯醚萜苷為中藥山茱萸的有效部位，可使主要的PP2A的甲基化，并且可以調(diào)節(jié)PP2A甲基化調(diào)節(jié)酶亮氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶(LCMT-1)/羧基端甲基酯酶(PME-1)的比例，進而降低了Tau蛋白的過度磷酸化以及病理性Tau蛋白的沉積。因此，山茱萸環(huán)烯醚萜苷是潛在的以PP2A激活為靶點的抗阿爾茨海默病藥物[28]。

2.2.2 五味子乙素(schisandrin B，Sch B) 五味子乙素是從中藥五味子中提取的活性物質(zhì)，研究發(fā)現(xiàn)Sch B可能通過對DNA甲基化修飾，進而有效抑制Aβ1～42對阿爾茨海默病細胞模型的損傷[29]。

2.2.3 雷公藤內(nèi)酯醇(triptolide，T10)與雷公藤氯內(nèi)酯醇(tripchlorolide，T4) 雷公藤內(nèi)酯醇是從雷公藤中分離出的環(huán)氧化二萜內(nèi)酯化合物，具有顯著的免疫和抗炎抑制作用；雷公藤氯內(nèi)酯醇是從雷公藤中分離到的一種雷公藤內(nèi)酯醇的衍生物，雷公藤氯內(nèi)酯醇具有比雷公藤內(nèi)酯醇更強的免疫、抗炎抑制作用，兩者具有表觀遺傳修飾作用。研究表明，雷公藤內(nèi)酯醇和雷公藤氯內(nèi)酯醇可通過抑制阿爾茨海默病小鼠海馬神經(jīng)元neuroligin-1(NLGN1)啟動子區(qū)域胞嘧啶甲基化的方式以及增加NLGN1啟動子區(qū)域組蛋白H3乙?；磉_改善阿爾茨海默病小鼠的學習記憶能力[30]。

2.2.4 燈盞乙素 燈盞乙素是中藥燈盞細辛的藥理活性成分。燈盞乙素能通過調(diào)節(jié)Aβ毒性所致神經(jīng)元中組蛋白H2A、H2B、H3的表達，改變阿爾茨海默病表觀遺傳的信息異常來防治阿爾茨海默病[31]。

2.2.5 毛蕊花糖苷 毛蕊花糖苷屬于苯乙醇苷類是肉蓯蓉的主要活性成分。研究表明，Aβ25～35引起的細胞凋亡，至少是部分的通過減少H3乙?；驼T導HDAC2來引起大鼠腎上腺嗜鉻瘤細胞中BDNF信號的持續(xù)抑制，這種現(xiàn)象被毛蕊花糖苷逆轉(zhuǎn)，充分表明毛蕊花糖苷有神經(jīng)營養(yǎng)和神經(jīng)保護作用，為毛蕊花糖苷治療阿爾茨海默病提供了分子理論基礎(chǔ)[32]。

2.3 針灸

2.3.1 針刺

2.3.1.1 電針 在防治神經(jīng)系統(tǒng)疾病方面，電針的使用在臨床上越來越廣泛。早期電針“百會”“大椎”“腎俞”穴可能通過快速降低老化小鼠海馬磷酸化Tau蛋白水平改善其學習記憶能力[33]。電針可通過上調(diào)海馬區(qū)甲基轉(zhuǎn)化酶1(DNMT1)的表達，升高CDK5基因啟動子區(qū)甲基化水平，從而抑制CDK5基因的轉(zhuǎn)錄和表達，進而抑制Tau蛋白過度磷酸化，最終通過減少神經(jīng)原纖維纏結(jié)的形成、減輕突觸和神經(jīng)元超微結(jié)構(gòu)損傷來延緩阿爾茨海默病病理過程的進展[34]。

2.3.1.2 其他針刺方法 “嗅三針”以左右迎香、印堂為組穴，可能通過降低海馬內(nèi)Aβ和磷酸化c-Jun氨基末端激酶(JNK)、細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK1/2)及Tau蛋白的表達繼而改善阿爾茨海默病小鼠記憶認知功能[35]。另有研究證實，針刺百會和腎俞可以通過升高D-半乳糖誘導的阿爾茨海默病大鼠中縫背核區(qū)GSK3β基因啟動子區(qū)CpG島甲基化水平，抑制GSK3β基因的轉(zhuǎn)錄和表達，從而抑制GSK3β/m TOR通路，進而抑制神經(jīng)原纖維纏結(jié)的形成的生成并促進其自噬清除[36]。

2.3.2 灸法 研究表明，Aβ1～40寡聚體能夠通過激活N-甲基-D-天冬氨酸受體，加重Tau蛋白的過度磷酸化，影響阿爾茨海默病小鼠的行為記憶功能。艾灸療法早期干預(yù)可減少阿爾茨海默病小鼠腦內(nèi)Aβ1～40的表達，以達到防治阿爾茨海默病的目的[37]。

3 小結(jié)與展望

阿爾茨海默病屬于多因素、多機制疾病，發(fā)病機制尚未確定，臨床上治療難度大。而表觀遺傳調(diào)控的特性與中醫(yī)藥作用整體性、綜合性、雙向可逆性、功能性的特點相契合；中藥、針灸均具有多靶點、多途徑、多層次、副作用少的作用特點和優(yōu)勢，因而在防治阿爾茨海默病方面具有極好潛力。但目前阿爾茨海默病表觀遺傳調(diào)控機制屬于探索階段，有待于進一步深入揭示，在表觀遺傳修飾與信號通路的上下游關(guān)系的研究至今還比較少。部分中醫(yī)藥領(lǐng)域的技術(shù)如溫針灸、溫和灸、熱敏灸等其他一些針刺療法未涉足于阿爾茨海默病表觀遺傳學機制的研究中。

循證依據(jù)方面，多數(shù)基于表觀遺傳學的中醫(yī)藥防治阿爾茨海默病的臨床研究和機制研究尚缺乏一定的深度和系統(tǒng)性，研究方法有待進一步提高和完善，研究思路尚比較局限；在藥理機制方面，中藥的作用靶點機制較為零散，尚未系統(tǒng)化，未能充分展示中藥的多靶點作用優(yōu)勢。今后中醫(yī)藥借助現(xiàn)代分子生物學技術(shù)，與表觀遺傳學等的發(fā)展相契合，加大對阿爾茨海默病的研究深度和廣度，加快中醫(yī)藥現(xiàn)代化的發(fā)展步伐，從而讓更多的阿爾茨海默病病人獲益。