藏藥紅景天提取物絡(luò)塞維緩解阿爾茨海默癥病變相關(guān)研究進展

劉航 馬艷冬 李巖松 張澤宇 李沙弟 石鏡明

阿爾茨海默癥（Alzheimer disease，AD）是老年性癡呆癥中最常見的形式，其嚴重危害老年人的生理和心理健康，給許多家庭及社會造成了極大的經(jīng)濟和護理負擔[1]。AD 患者腦部主要的病理變化是β-淀粉樣蛋白（Amyloidβ-protein，Aβ）形成神經(jīng)炎斑在胞外沉積以及tau 蛋白磷酸化引起胞內(nèi)產(chǎn)生神經(jīng)纖維纏結(jié)（Neurofibrillary tangles，NFT）[2]。AD 的發(fā)病機制仍不明確，但在理論和臨床研究中，β-淀粉樣蛋白在腦內(nèi)異常聚集被認為與AD 的發(fā)病具有相關(guān)性[3]，該蛋白來自其前體蛋白（Amyloid precursor protein，APP），經(jīng)過β 和γ 分泌酶分別在膜外和膜內(nèi)水解產(chǎn)生以40 和42 個氨基酸為主要形式的短肽（簡稱Aβ40 和Aβ42），Aβ42 可溶性寡聚體在AD 發(fā)病過程中發(fā)揮著更關(guān)鍵的毒性作用[4，5]。

盡管AD 危害很大，但治療AD 的藥物開發(fā)卻較緩慢，一些針對Aβ 的藥物進入臨床Ⅲ期試驗，其中一部分屬于清除中輕度AD 患者腦中Aβ 單體、纖維和可溶性寡聚體的抗體，如Aducanumab、Crenezumab、Bapinezumab、Solane-zumab[6，7]，以及抑制β 和γ 分泌酶活性的小分子物質(zhì)，如CNP520、Atabecestat 和Verubecestat（APECS）等[8，9]，然而這些藥物均未能改變患者認知能力或日常生活活動能力。分析以上致力于減少甚至清除人腦中各種Aβ 形式的臨床試驗不能改變患者癥狀的原因可能為：①大多數(shù)失敗的第Ⅲ階段試驗藥物針對臨床中間階段的AD 患者，但在臨床癥狀出現(xiàn)前15～20年Aβ 引發(fā)的病理過程已經(jīng)在AD 患者大腦中積累，此階段實際上是生物疾病的晚期[10]。②Aβ聚集體直接損傷神經(jīng)元胞體或突觸導(dǎo)致神經(jīng)元喪失的理論過于簡單，因為Aβ 的積累是開啟病理過程的關(guān)鍵，而其引發(fā)的下游事件，如神經(jīng)炎癥、氧化性損傷、神經(jīng)元線粒體損傷和多種信號傳導(dǎo)途徑等才是神經(jīng)退行性病變的主要驅(qū)動因素[11]。

1 神經(jīng)退行性病變的主要原因

在AD 患者臨床癥狀出現(xiàn)后再設(shè)法減少或消除患者腦中Aβ 的藥物很難改變其認知能力或日常生活活動能力，因為Aβ 聚集引發(fā)后續(xù)的神經(jīng)炎癥、氧化性損傷以及神經(jīng)元線粒體損傷等多種病理反應(yīng)是導(dǎo)致神經(jīng)退行性病變的主要原因，這是一個持續(xù)、積累、相互促進的過程。

1.1 神經(jīng)炎癥中樞神經(jīng)固有免疫反應(yīng)引發(fā)的神經(jīng)炎癥在AD 的發(fā)病機制中起著重要作用，AD 患者的大腦表現(xiàn)出持續(xù)的神經(jīng)炎癥反應(yīng)[12]，這些神經(jīng)炎癥在輕度認知障礙者（Mild cognitive impairment，MCI）、早發(fā)性AD[13]以及AD 患者腦組織中均可出現(xiàn)。究其原因，在斑塊形成早期，淀粉樣前體蛋白裂解產(chǎn)生的Aβ 形成聚集體，吞噬這些聚集體可導(dǎo)致小膠質(zhì)細胞被激活從而釋放多種促炎細胞因子和毒性產(chǎn)物增強神經(jīng)炎癥反應(yīng)，包括活性氧（Reactive oxygen species，ROS）、一氧化氮、白細胞介素-1β（IL-1β）、IL-6、腫瘤壞死因子-α（Tumor necrosis factor-α，TNF-α）、轉(zhuǎn)化生長因子-β（Transforming growth factor-β，TGF-β）等，這些細胞因子將招募更多的小膠質(zhì)細胞進入淀粉樣神經(jīng)斑中導(dǎo)致淀粉樣斑增長，再加上AD 發(fā)病過程中Aβ 不斷產(chǎn)生引起持續(xù)的免疫應(yīng)答，從而轉(zhuǎn)變?yōu)槁陨窠?jīng)炎癥[14]，除小膠質(zhì)細胞外神經(jīng)元自身的細胞因子也會發(fā)生改變，包括CD22、CD200、TREM2[15]。小膠質(zhì)細胞產(chǎn)生的IL-6 還可以導(dǎo)致高磷酸化tau 激酶CDK5 的激活，從而促進神經(jīng)元胞內(nèi)產(chǎn)生NFT[16，17]。因此神經(jīng)炎癥反應(yīng)不僅與神經(jīng)退行性病變相關(guān)，同時也加劇了淀粉樣斑的形成和NFT 病理改變。

1.2 氧化性損傷除神經(jīng)炎癥外，ROS 和活性氮自由基（Reactive nitrogen species，RNS）產(chǎn)生的氧化性損傷也是導(dǎo)致神經(jīng)退行性病變的重要原因，Aβ42低聚物插入質(zhì)膜的脂質(zhì)雙層后，Aβ42 肽的蛋氨酸-35（Met-35）殘基的單電子產(chǎn)生氧化引發(fā)脂質(zhì)的過氧化，促進活性ROS/RNS 的形成，從而放大了Aβ42 引發(fā)的毒性，金屬離子在與Aβ 結(jié)合時可以催化ROS 的生成，特別是最具反應(yīng)性的羥基自由基（-OH）的產(chǎn)生[18]。這些自由基將導(dǎo)致MCI 和AD 患者腦內(nèi)葡萄糖代謝降低、mTOR 激活、蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)改變、tau 蛋白質(zhì)磷酸化改變、細胞核及線粒體內(nèi)DNA 突變、小膠質(zhì)蛋白體功能紊亂、星形膠質(zhì)細胞活化、神經(jīng)炎癥和細胞死亡[19]。有研究認為Aβ是由氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的產(chǎn)物，氧化應(yīng)激是先于Aβ 的事件，更多的Aβ 產(chǎn)生后又將引起更劇烈的氧化應(yīng)激反應(yīng)，從而形成“氧化應(yīng)激?Aβ 產(chǎn)生”的惡性循環(huán)[20]。總之，氧化應(yīng)激損傷細胞和線粒體的脂質(zhì)、蛋白質(zhì)及核酸，從而導(dǎo)致神經(jīng)退行性病變，加劇AD 的進展。

1.3 神經(jīng)元線粒體損傷線粒體功能障礙是導(dǎo)致AD 神經(jīng)退行性病變的又一重要特征[21]。線粒體通過氧化磷酸化產(chǎn)能以維持機體新陳代謝，Aβ寡聚體產(chǎn)生毒性將導(dǎo)致氧化磷酸化受損并產(chǎn)生ROS，包括O2-、-OH 及H2O2等，過量的ROS 將損傷線粒體DNA 和細胞核DNA，從而影響線粒體通透性轉(zhuǎn)運孔的激活，導(dǎo)致線粒體功能障礙，如細胞內(nèi)Ca2+調(diào)節(jié)紊亂、ROS 的產(chǎn)生、促凋亡因子的釋放和線粒體形態(tài)的損傷[22]。此外，Aβ寡聚體進入線粒體內(nèi)，導(dǎo)致細胞色素C 從線粒體內(nèi)、外膜之間釋放到細胞質(zhì)中與Apaf-1 結(jié)合[23]，激活Caspase 9，活化死亡執(zhí)行因子Caspase 3，通過蛋白酶水解最終導(dǎo)致細胞凋亡[24]。該途徑可被各種抗凋亡因子包括Bcl-2 蛋白抑制[25]。

神經(jīng)退行性疾病AD 的發(fā)病雖然與Aβ聚集相關(guān)，但其病理機制復(fù)雜多樣，這些病理變化之間也存在一定的關(guān)聯(lián)，神經(jīng)炎癥可引發(fā)氧化損傷，而氧化損傷與神經(jīng)元線粒體損傷相互促進，其出現(xiàn)在MCI 及AD 各階段。事實上，抗炎、抗氧化以及阻礙神經(jīng)元線粒體損傷已成為最新的藥物研發(fā)方向[26]。

2 絡(luò)塞維防治阿爾茨海默癥的機制

現(xiàn)階段，神經(jīng)退行性疾病的臨床治療主要以改善神經(jīng)元生存和維持神經(jīng)元突觸活性為主，無法從根本上達到預(yù)防和治療神經(jīng)退行性疾病的目的[7]。藏醫(yī)具有龐大的藥物體系，部分藏藥具備抗氧化、抗炎和線粒體修復(fù)等神經(jīng)元保護功效，篩選并挖掘藏藥可能為神經(jīng)退行性疾病的治療提供候選藥物。紅景天是傳統(tǒng)的民間醫(yī)藥，研究顯示，紅景天根莖提取物具有抗腫瘤、保護神經(jīng)和抗缺氧功能[27，28]，其活性成分主要包括酚類物質(zhì)紅景天苷及絡(luò)塞維[29，30]。其中，紅景天苷的神經(jīng)保護、抗氧化、抗炎以及線粒體修復(fù)作用得到了較多研究[28，31]。而紅景天另一重要活性成分—絡(luò)塞維，分子量僅為428.4，其結(jié)構(gòu)為多羥基酚類物質(zhì)，具有很強的抗氧化能力。近年來絡(luò)塞維提取、純化以及藥理作用的研究也越來越受到重視。絡(luò)塞維具有抗氧化和抗炎能力[27，32]，并且可以提升小鼠海馬神經(jīng)元LTP，在高濃度時其藥效超過紅景天苷[33]，絡(luò)塞維和鋅的混合性藥物可以增加類風濕性關(guān)節(jié)炎大鼠抗炎細胞因子的表達[34]，在小鼠實驗中采用3%絡(luò)塞維與1%紅景天苷的單劑量藥物，具有抗抑郁、提高適應(yīng)活性、抗焦慮的作用[35]。由此可見，絡(luò)塞維作為紅景天提取物中的一種主要活性成分具有抗炎、抗氧化和改善神經(jīng)的作用，推測可能在神經(jīng)退行性疾病的治療中具有較好的功效，且符合AD 治療藥物篩選的新方向，檢測紅景天提取物絡(luò)塞維潛在的抗神經(jīng)元凋亡、抗氧化、抗炎以及抑制線粒體損傷的能力并探索其具備這些能力的分子機制，從而評估其可能作為AD 治療藥物的潛力。

3 絡(luò)塞維防治阿爾茨海默癥的優(yōu)勢

絡(luò)塞維與紅景天苷相比，可能更加適合作為防治AD 藥物，原因為：①紅景天苷的相關(guān)功能已研究較多，而絡(luò)塞維同樣具備相應(yīng)的作用，但在神經(jīng)退行性疾病防治中的研究較少，近幾年得到較多的重視；②研究顯示，絡(luò)塞維在大鼠靜脈注射后半衰期為（5.5±1.3）h，灌胃給藥的半衰期為（11.6±2.7）h，在血漿中存在時間較長[36]。而紅景天苷口服吸收差，大鼠口服給藥生物利用度僅為32.1%且半衰期僅為0.74h[37，38]。從藥物代謝方面考慮，絡(luò)塞維明顯更具優(yōu)勢；③有研究顯示絡(luò)塞維可以抑制Jurkat 細胞中TNF 相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體的表達，而紅景天苷此活性較弱，提示絡(luò)塞維抗細胞凋亡活性優(yōu)于紅景天苷[39]。因此，絡(luò)塞維比紅景天苷更加適合作為AD治療藥物。

綜上所述，AD 主要病理變化包括氧化性損傷、炎癥以及線粒體損傷等神經(jīng)退行性病變，以絡(luò)塞維為代表的藏藥單體可以緩解這些癥狀，絡(luò)塞維的相關(guān)功能可改善AD 的神經(jīng)退行性病變。