落新婦苷在神經(jīng)系統(tǒng)疾病中作用機制的研究進展

龔星源, 張海濤, 高文波, 董金玉, 劉永良

(濱州醫(yī)學院附屬醫(yī)院 神經(jīng)外科, 山東 濱州, 256600)

神經(jīng)系統(tǒng)疾病的預(yù)防、治療藥物和干預(yù)手段的研究是相關(guān)領(lǐng)域關(guān)注重點，但由于神經(jīng)系統(tǒng)疾病成因復雜，對其發(fā)病機制的研究和有效藥物的開發(fā)難度很大，許多科學家將目光轉(zhuǎn)向功能性天然產(chǎn)物的開發(fā)利用。落新婦苷(AST)系二氫黃酮醇苷類化合物，其化學名為(2R, 3R)5, 7, 3′, 4′-四羥基二氫黃酮醇-3-O-α-L-吡喃鼠李糖苷，分子式為C21H22O11; 常溫下呈白色結(jié)晶粉末，易溶于甲醇和乙醇，微溶于水[1], 具有“藥食同源性”[2]; 存在于多種植物中，如虎耳草科落新婦屬、百合科菝葜屬、胡桃科黃杞屬、葡萄科葡萄屬、藤黃科金絲桃屬、古柯科古柯屬、肉豆蔻科Virola屬、番荔枝科假鷹爪屬、林仙科林仙屬等、金粟蘭科草珊瑚屬[3]。近年來對AST越來越重視，并在多個領(lǐng)域開展了研究。早期研究[4-13]證明, AST具有抗炎、抗氧化、抗排斥、抗纖維化、抗菌、免疫抑制、凋亡調(diào)節(jié)、促進尿酸排泄、脂肪代謝、血管生成等作用，并且對肝臟、腎臟、神經(jīng)等[14-16]具有保護作用。隨著對AST研究的不斷探索，大量治療各種神經(jīng)系統(tǒng)性疾病的研究得到開展，本文就其在各種神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的作用機制的研究成果進行綜述。

1 腦缺血再灌注損傷

缺血性中風是一種致命的腦血管疾病，在世界范圍內(nèi)都有發(fā)生，常由中樞神經(jīng)系統(tǒng)的血液供應(yīng)受阻引起[17]。腦缺血再灌注損傷的發(fā)病機制復雜，包括炎癥、凋亡、自噬、鈣超載、氧化應(yīng)激等[18-19]。一項研究利用大腦中動脈閉塞(MCAO)模型進行分析觀察，發(fā)現(xiàn)術(shù)前2 h用50 mg/kg的AST預(yù)處理可顯著減輕梗死，并降低鼠腦中海馬區(qū)神經(jīng)元的乳酸脫氫酶(LDH)和丙二醛(MDA)。此外, AST也抑制促炎癥介質(zhì)(TNF-α、IL-1β、IL-6)的上調(diào); 體外試驗用濃度為20 μg/mL的AST培養(yǎng)基培養(yǎng)24 h發(fā)現(xiàn)AST可增加SH-SY5Y細胞的活力，降低LDH和MDA的活性，并抑制促炎癥介質(zhì)的上調(diào)。研究結(jié)果顯示, AST能抑制Toll樣蛋白的表達受體4 (TLR4)、髓樣差異蛋白88 (MYD88)和磷酸化的NF-κB p65。研究[20]表明, AST可通過MyD88/NF-κB通路的TLR4/β-羥色胺轉(zhuǎn)運體部分改善腦缺血再灌注損傷。LI Y等[16]利用氧糖剝奪(OGD)模型，加入不同濃度的AST培養(yǎng)發(fā)現(xiàn), AST降低了OGD誘導的細胞凋亡，顯著抑制cleaved caspase-3、FADD、Bax表達，增強了Bcl-2的表達，導致Bax與Bcl-2的比率下降; 此外, AST還顯著抑制了NLRP3、ASC和caspase-1蛋白表達水平的增加，表明AST減少OGD誘導的ROS-NLRP3炎性體軸激活。該研究表明, AST可能通過抑制MAPK通路和激活PI3K/AKT通路來保護OGD。進一步體內(nèi)實驗發(fā)現(xiàn)，腹腔注射AST(40 mg/kg/d) 3 d后梗死體積顯著降低，同時降低cleaved caspase-3, Bax和NLRP3的表達水平，而增強了Bcl-2的表達，與細胞實驗相符。此外，血清種IL-1β和IL-18等也有顯著降低。丁苯酞(NBP)作為中國批準用于治療急性缺血性腦卒中的新藥[21], 研究中通過比較發(fā)現(xiàn)10 μm NBP誘導的效應(yīng)與50 μm AST誘導的效應(yīng)相似。這說明AST有望在缺血性腦卒中領(lǐng)域作為新藥在臨床得到應(yīng)用。

2 阿爾茨海默病

阿爾茨海默病(AD)是最常見的神經(jīng)退行性疾病之一，主要表現(xiàn)為進行性認知功能障礙。β-淀粉樣蛋白(Aβ)肽細胞外沉積的形成，皮質(zhì)和海馬中神經(jīng)炎斑塊和神經(jīng)纖維纏結(jié)的形成是AD的一個顯著病理特征[22]。一項研究利用5個月大的APPswe/PS1dE9轉(zhuǎn)基因小鼠每天腹腔注射20或40 mg/kg AST 8周后，新型物體識別測試和莫里斯水迷宮行為檢測發(fā)現(xiàn), AST改善了小鼠的學習記憶和對新物體的識別記憶。經(jīng)過大腦組織學檢查，小鼠腦內(nèi)Aβ含量的體外測定以及測定H2O2、谷胱甘肽等評估氧化應(yīng)激試驗發(fā)現(xiàn)，與未經(jīng)治療的APPswe/PS1dE9小鼠相比, AST組小鼠的皮層和海馬中的斑塊形成顯著減少，并且顯著減少了大腦中Aβ的積累，其體內(nèi)的H2O2和MDA和谷胱甘肽濃度得到提高，總抗氧化能力也增強。此外，研究中通過Western blotting證明, AST上調(diào)cAMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白(CREB)和腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)的表達，增加AKT/GSK-3b信號通路的活性發(fā)揮其作用。JEON S Y等[23]通過對小鼠進行非空間的物體識別測試、位置識別測試、物體就地識別測試等實驗，發(fā)現(xiàn)給予AST持續(xù)2周后, AST改善了小鼠的非空間記憶，并上調(diào)了酪氨酸羥化酶的表達。因此, AST可能是治療阿爾茨海默病的潛在藥物[24]。

3 腦損傷相關(guān)的衰老

衰老是人類生命中不可避免的復雜自然生物學進程，包括器官功能的變化和組織的變化[25]。衰老是一個復雜的表型，很難將其歸因于單一的病理學[26]。迄今為止，老化過程可以定義為活性氧(ROS)水平的增加[27]?；钚匝蹩梢云茐募毎Y(jié)構(gòu)和破壞線粒體膜，這是主要的促凋亡靶點。活性氧進一步破壞細胞脂質(zhì)和蛋白質(zhì)，抑制其正常功能，導致細胞凋亡和衰老[28]。一項研究利用D-半乳糖(D-gal)誘導小鼠衰老，以40和80 mg/kg的劑量口服AST, 持續(xù)4周。發(fā)現(xiàn)AST可以改善D-Gal誘導的小鼠組織病理學損傷，逆轉(zhuǎn)D-gal誘導導致的平均體質(zhì)量下降; 與D-半乳糖組相比, AST可顯著降低MDA和乙酰膽堿酯酶(AChE), 顯著提高過氧化氫酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)。此外, Western blot顯示, AST降低了Bax和Caspase 3蛋白表達，逆轉(zhuǎn)腦內(nèi)Bcl-2蛋白表達的增加，并上調(diào)p-PI3K/PI3K的蛋白表達，改變p-Akt/Akt比率，同時抑制p-mTOR相對于m-TOR的表達。熱圖像分析還表明, AST促進了乳酸菌和其他益生菌的生長。其證實了AST在衰老方面的療效[29]。

4 抑郁癥

抑郁癥和相關(guān)的情緒障礙是世界上最大的公共健康問題之一。一項研究利用慢性不可預(yù)測輕度應(yīng)激(CUMS)小鼠抑郁模型，腹腔注射AST的劑量為10、20和40 mg/kg持續(xù)21 d。減少小鼠在強迫游泳試驗(FST)、懸尾試驗(TST)和蔗糖偏好試驗(SPT)中的抑郁樣行為，而不影響運動活動。AST可增加CUMS小鼠額葉皮質(zhì)5-羥色胺(5-HT)和多巴胺(DA)的含量。此外, AST治療恢復了CUMS誘導的額葉皮質(zhì)細胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERK)1/2和AKT磷酸化的抑制，符合腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)的表達[30]。另一項研究[31]同樣利用CUMS模型，證實了AST增加了小鼠的自主活動次數(shù)，能有效抗抑郁，其機制可能與上調(diào)前額葉皮層內(nèi)DA和5-HT水平有關(guān)。YAO Y等[4]通過脂多糖(LPS)誘導PIA小鼠模型，腹腔注射AST(4 mg/kg)持續(xù)3 d, 發(fā)現(xiàn)AST治療顯著縮短了不動時間，改善了抑郁樣行為，但對焦慮行為沒有影響。在PIA模型中, AST選擇性地抑制皮質(zhì)和海馬的星形膠質(zhì)細胞激活，但不抑制小膠質(zhì)細胞激活。此外, AST特異性上調(diào)星形膠質(zhì)細胞中menin蛋白的表達，并阻止P65蛋白進入細胞核，從而抑制星形膠質(zhì)細胞分泌IL-1β和TNF-α。AST還通過增加P65與menin的相互作用來抑制P65的轉(zhuǎn)錄活性。

5 帕金森

帕金森病(PD)是一種進行性神經(jīng)退行性疾病，其特征是黑質(zhì)(SN)多巴胺能神經(jīng)元缺失，紋狀體多巴胺(DA)含量減少[32-33]。部分與紋狀體神經(jīng)元α-突觸核蛋白過度表達有關(guān)[34]。一項研究利用1-甲基-4-苯基-1, 2, 3, 6-四氫吡啶(MPTP)誘導小鼠帕金森病，用AST(50 mg/kg)治療7 d后發(fā)現(xiàn)AST改善MPTP誘導的運動功能障礙，減少SN多巴胺能神經(jīng)元的丟失及阻斷紋狀體DA及其代謝物的丟失; 與MPTP組相比, AST減輕MPTP誘導的SN中小膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞的激活并減少了TH表達; 此外, AST還阻止了MPTP誘導的紋狀體總超氧化物歧化酶和谷胱甘肽活性的降低。Western blot分析顯示, AST抑制了紋狀體中α-突觸核蛋白的過度表達，并激活了PI3K/Akt[35]。AST在多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病中發(fā)揮作用的機制不盡相同，見表1。

表1 AST在神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的作用機制總結(jié)

6 總結(jié)與展望

近年來, AST在神經(jīng)保護領(lǐng)域的作用已被許多研究者關(guān)注，研究成果也證明了AST在多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病的預(yù)防和輔助治療方面有著巨大的應(yīng)用潛力。但目前的研究仍存在一些局限之處。第一, AST已在多個系統(tǒng)疾病進行了大量研究，特別是泌尿系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)，但在神經(jīng)系統(tǒng)方面研究相對較少，這可能與其在腦組織藥物濃度較低，藥物利用率不高有關(guān)[36]。使用新溶劑或納米制藥等技術(shù)可提高其在腦組織的藥物濃度，有利于AST在神經(jīng)系統(tǒng)疾病方面有進一步研究。第二，AST在腦缺血/再灌注損傷、阿爾茲海默癥、抑郁癥、腦損傷及帕金森等神經(jīng)系統(tǒng)疾病有一定的療效，但在抗神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤方面還未有研究?？赏ㄟ^網(wǎng)絡(luò)藥理學發(fā)現(xiàn)AST潛在治療靶點，利用基因敲除或過表達基因驗證差異基因在AST作用中的功能; 利用較為成熟的膠質(zhì)瘤模型驗證AST的抗腫瘤效應(yīng)。此外, AST對脊髓損傷、抗衰老等相關(guān)方面的作用也有很大的探索價值。第三，本文綜述了AST在神經(jīng)系統(tǒng)疾病的作用機制，但仍需繼續(xù)進一步完善。

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、線粒體自噬及鐵死亡在腦缺血/再灌注損傷發(fā)揮了重要作用, AST對其作用機制尚不明確，并且線栓法MCAO模型具有成本低、操作簡單、穩(wěn)定可靠、重復性好等優(yōu)點[37], 可以此為重點，探究AST與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)超負荷反應(yīng)、PINK1/Parkin/p62通路、GSH/GPX4通路等相關(guān)通路及蛋白的調(diào)節(jié)作用。