石榴不同藥用部位對中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的作用機制研究進展△

趙麗蓉，田彌，黎晨，鄧針華，黃正元，周本宏，*

1.武漢大學 人民醫(yī)院 藥學部，湖北 武漢 430060；2.武漢大學 藥學院，湖北 武漢 430072

中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）是人體神經(jīng)系統(tǒng)最重要的部分，主要由分布在腦及脊髓中執(zhí)行不同功能的神經(jīng)細胞組成。CNS 受損往往是不可逆的，其特征是中樞神經(jīng)細胞及組織病變，引起的疾病主要有阿爾茨海默?。ˋD）、帕金森?。≒D）等神經(jīng)退行性疾病，神經(jīng)膠質瘤，創(chuàng)傷性腦損傷等。目前，CNS疾病的發(fā)病機制仍沒有定論，但主要與細胞凋亡、氧化應激、神經(jīng)營養(yǎng)因子和神經(jīng)遞質耗竭相關[1]。中藥具有多成分、多途徑、多靶點的優(yōu)勢，因此中藥對CNS 疾病的作用和機制是近年來研究的熱點，石榴科植物石榴Punica granatumL.因具有良好的中樞神經(jīng)藥理活性而受到研究者們的廣泛關注[2]。

石榴原產(chǎn)于喜馬拉雅山脈，其種植范圍一直延伸到伊朗，但自古以來就在整個地中海地區(qū)種植。石榴果呈深紅色，皮堅韌，呈手榴彈狀，花萼尖[3]。石榴中不可食用的石榴皮約占整個果實質量的40%～55%，可食用的內含種子的假種皮中有75%～80%的果汁和20%～25%的石榴籽[4-5]。隨著研究的深入，石榴汁被發(fā)現(xiàn)具有保護神經(jīng)[2]、治療貧血[2,6]、抗2 型糖尿病[2]、抗炎、抗氧化[3]等作用；石榴籽被發(fā)現(xiàn)具有改善記憶障礙[7]、治療多囊卵巢綜合征[2]、調節(jié)氧化應激[8]等作用；石榴皮被發(fā)現(xiàn)具有抗炎[9]、調節(jié)氧化應激[10]、神經(jīng)保護[11]等作用；石榴花被發(fā)現(xiàn)具有調節(jié)氧化應激[2]、神經(jīng)保護[12]等作用。

因此，本文聚焦于石榴各藥用部分對CNS 疾病的作用，對比不同藥用部位的有效成分，以期發(fā)掘更多具有CNS 藥理活性的物質，為研究石榴治療CNS疾病的作用機制提供新的思路。

1 石榴不同藥用部位成分對比

石榴主要成分有多種，包括沒食子鞣質類、花青素類、黃酮類、鞣花鞣質類、酚酸類、不飽和脂肪酸類、生物堿類、多糖類、蛋白質類、脂肪類等。其中主要活性成分物質有沒食子鞣質類、花青素類、黃酮類、鞣花鞣質類、酚酸類和不飽和脂肪酸類[5]。石榴屬一般含有較多的花青素類物質，這類物質在330 nm 和440～540 nm 有紫外吸收，帶有正電荷，很容易在正離子模式下進行質子遷移，因此分析通常在正離子模式下進行。黃酮類物質在240～285 nm 和300～400 nm 有2 個最大吸收峰，通常在正離子模式和負離子模式下均有較強響應性。沒食子鞣質及鞣花鞣質是石榴汁、石榴花、石榴籽、石榴皮中最常見的化合物，一般在255～280 nm 有最大紫外吸收，通常在負離子模式下分析[5]。這些物質的種類與主要成分鑒定見表1[5,13-20]。

表1 花青素類、黃酮類、酚酸類、鞣花鞣質類、沒食子鞣質類和不飽和脂肪酸類的主要成分在石榴不同部位的對比

石榴不同藥用部位均有抗氧化物質的存在，根據(jù)文獻可知，總黃酮含量為石榴皮>石榴花>石榴籽[21]；總酚、總類黃酮、總花青素及總鞣質含量皆為石榴皮中最高[21]；總酚、總類黃酮和總鞣質含量為石榴汁最低[15-17]；總花青素含量為石榴籽最低[21]。這4 種藥用部位均有一定抗氧化能力，其中石榴皮抗氧化能力應為最強，其次為石榴花[22]。沒食子鞣質類、花青素類、黃酮類、鞣花鞣質類、酚酸類及不飽和脂肪酸類等具體成分在不同藥用部位的分布見表1，可知不同藥用部位主要成分差異不大，重合度較高，花青素、鞣花酸、柯里拉京、沒食子酸和沒食子鞣質在各個藥用部位均含有。而不飽和脂肪酸類物質僅石榴籽中含有，其中石榴酸質量分數(shù)可達56.05%，亞油酸質量分數(shù)可達11.3%[21]。

表1 中的成分中，已經(jīng)報道對CNS 有保護作用的物質主要有木犀草素、芹菜素、沒食子酸、鞣花酸、柯里拉京、槲皮素、山柰酚、綠原酸、原兒茶酸、檸檬酸、咖啡酸、阿魏酸、安石榴苷、兒茶素、表兒茶素、石榴酸及亞油酸，這些物質主要是對神經(jīng)退行性疾病及氧化應激有療效[23-26]，化合物結構見圖1。

圖1 石榴中已報道的對CNS有保護作用的物質

2 石榴不同藥用部位對CNS疾病的作用機制

2.1 神經(jīng)退行性疾病

神經(jīng)退行性疾病是一大類因中樞神經(jīng)元退行性病變而引起的疾病的統(tǒng)稱。這一類疾病主要表現(xiàn)為神經(jīng)元逐漸喪失其結構和功能，最終凋亡或丟失[27]。

2.1.1 AD AD是人類神經(jīng)退行性疾病中發(fā)病率最高的疾病，主要發(fā)病特征是記憶障礙。

2.1.1.1 石榴汁 銅、鋁、鉛等金屬離子在腦中累積會誘導神經(jīng)元退行性病變，從而產(chǎn)生以記憶損傷為特征的AD[28-30]，而石榴汁的神經(jīng)保護作用主要與其含有的酚類化合物有關，含有酚羥基的多酚類化合物可作為配體與金屬離子反應，生成易溶解的環(huán)狀絡合物，從而減輕金屬離子的累積及神經(jīng)元病變。Hassanen 等[28]利用銅納米粒（CuO-NPs）誘導大鼠小膠質細胞和星形膠質細胞釋放多種介質，導致神經(jīng)退行性病變和神經(jīng)細胞毒性，CuO-NPs 組大鼠腦中血紅素加氧酶-1（HO-1）和核因子E2相關因子2（Nrf2）mRNA 水平均降低，丙二醛（MDA）水平顯著升高；石榴汁治療組大鼠HO-1、Nrf2 mRNA水平呈劑量依賴性升高，MDA 水平呈劑量依賴性降低。氯化鋁是一種神經(jīng)毒性物質，在腦中累積會導致神經(jīng)退行性疾病的發(fā)生[29]。Abu-Taweel等[31-32]發(fā)現(xiàn)石榴汁可治療由氯化鋁誘導產(chǎn)生的SWR/J 小鼠記憶損傷，且該作用沒有性別差異。給予石榴汁可上調小鼠腦中氯化鋁誘導降低的多巴胺（DA）、3,4-二羥基苯乙酸（DOPAC）、谷胱甘肽（GSH）、谷胱甘肽S移換酶（GST）、超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）和谷胱甘肽過氧化物酶（GPX）水平。乙酸鉛會誘導大鼠氧化應激從而導致組織損傷[30]，Annac等[33]發(fā)現(xiàn)石榴汁處理后可顯著降低大鼠海馬組織的MDA 和乙酰膽堿酯酶（AchE）水平，另外，從組織病理學實驗中觀察到石榴汁可改善醋酸鉛誘導的一些退行性病變。這些結果表明，石榴汁可改善重金屬引起的AD 癥狀，并且主要是通過調節(jié)神經(jīng)營養(yǎng)因子和神經(jīng)遞質、減輕氧化應激、減少細胞損傷實現(xiàn)的。

石榴汁對轉基因小鼠表現(xiàn)的神經(jīng)退行性病變也有治療作用。淀粉樣前體蛋白（APP）突變發(fā)生在家族性AD中，APP突變的轉基因小鼠（APPsw小鼠）會在9～10 個月表現(xiàn)出明顯的記憶損傷。Hartman等[34]發(fā)現(xiàn)經(jīng)濃縮石榴汁治療后，小鼠能更快地逃離迷宮，且經(jīng)硫代黃素-S 染色后明顯觀察到小鼠腦中淀粉樣蛋白（Aβ）沉積和海馬區(qū)可溶性Aβ42顯著減少，同時海馬區(qū)Aβ陽性斑塊也明顯減少。以上結果顯示，石榴汁可通過減少海馬區(qū)蛋白沉積改善轉基因小鼠的AD癥狀。

2.1.1.2 石榴皮 石榴皮的潛在神經(jīng)保護作用也是由多酚介導的，Abdel Moneim 等[10]通過蘇木精-伊紅染色觀察大鼠腦組織結構的變化，證明石榴皮乙醇提取物可以減輕三氯化鋁引起的大鼠腦組織損傷，通過減少腦中鋁蓄積、降低脂質過氧化水平、提高SOD 和CAT 的活性來改善氧化應激，并刺激抗細胞凋亡蛋白B 淋巴細胞瘤-2（Bcl-2）水平升高，通過Bcl-2 通路發(fā)揮改善神經(jīng)退行性疾病作用。Harakeh等[9]研究發(fā)現(xiàn)，石榴皮提取物可減少鋁誘導致腦損傷大鼠在迷宮測試中的錯誤次數(shù)、提高大鼠腦中CAT的活性、降低脂質過氧化水平、減少海馬回CA3 區(qū)及齒狀回（DG）錐體細胞的凋亡。Morzelle 等[11]給小鼠注射Aβ制備AD 模型，給予石榴皮提取物治療后發(fā)現(xiàn)，石榴皮提取物可降低小鼠腦組織海馬區(qū)淀粉樣斑塊密度，增加腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）的表達，降低AchE的活性及腫瘤壞死因子-α（TNF-α）水平。以上結果表明，石榴皮可通過改善氧化應激、降低機體炎癥反應及減少Aβ蛋白沉積實現(xiàn)對神經(jīng)系統(tǒng)的保護作用。

2.1.1.3 石榴籽 石榴籽油納米制劑（Nano-PSO）也對轉基因小鼠表現(xiàn)出良好的抗AD 作用。TgHu2ME199K 小鼠表達人鼠嵌合基因E199K PrP，在5～6 月齡時逐漸表現(xiàn)出神經(jīng)退行性疾病癥狀。Mizrahi等[7]發(fā)現(xiàn)Nano-PSO 治療后可在組織病理學層面觀察到Nano-PSO 對TgMHu2ME199K 小鼠海馬回CA1 和CA3 區(qū)海馬細胞神經(jīng)元的死亡均有抑制作用。免疫組織化學結果顯示，Nano-PSO 作用后并沒有顯著減少海馬區(qū)Aβ的累積，而是通過減少脂質過氧化和神經(jīng)元死亡發(fā)揮神經(jīng)保護作用。

Nano-PSO 已被證明可以將其活性成分靶向到大腦，Qubty等[35]研究表明，在腦損傷之前或之后，小鼠服用Nano-PSO都可以防止認知功能下降。大腦免疫組織化學染色結果表明，Nano-PSO 預防性治療顯著減少了神經(jīng)元死亡與膠質增生，改善了線粒體損傷。納米粒子的攝入導致大腦損傷后腦中與線粒體功能有關的脫乙酰化酶1（SIRT1）和神經(jīng)突觸抗體突觸素（SYP）蛋白水平升高。Akbarian 等[8]發(fā)現(xiàn)Nano-PSO 可改善大鼠大腦皮層及海馬區(qū)由東莨菪堿引起的MDA 異常升高及SOD 異常降低，同時減少TNF-α、白細胞介素6（IL-6）和IL-1 等促炎癥細胞因子和AchE的表達，并增加了在空間記憶中起重要作用的M1 型乙酰膽堿受體（CHRM1）的表達。Petrou 等[36]在臨床試驗中發(fā)現(xiàn)，Nano-PSO 可作為臨床藥物治療由多發(fā)性硬化癥引起的認知障礙，治療3 個月后可改善患者日常生活能力和認知能力。Natsheh 等[37]設計并表征了一種用于鼻腔給藥的石榴籽油凝膠并在記憶和運動活動受損的CD-1（ICR）小鼠和SD大鼠模型上測試了給藥系統(tǒng)。行為學測試結果表明，該凝膠經(jīng)鼻腔給藥后可明顯改善動物記憶受損。以上結果表明，Nano-PSO 有良好的大腦靶向作用，可通過減輕炎癥反應、降低脂質過氧化水平改善AD癥狀，且有多種給藥方式。

2.1.2 PD PD 是僅次于AD 的第二大神經(jīng)退行性疾病，特征是運動功能障礙。Kujawska 等[38]發(fā)現(xiàn)使用魚藤酮造模后，大鼠腦內MDA水平升高，乙醛脫氫酶2（ALDH2）、CAT、GPX 活性降低，從而導致脂質過氧化水平升高。給予石榴汁治療后，與模型組比較，大鼠海馬區(qū)MDA水平顯著降低，脂質過氧化水平降低60%，ALDH2 活性增加2.5 倍，CAT 和GPX 活性分別提高了85%和98%。石榴汁還可降低大鼠海馬區(qū)TNF-α水平，升高一氧化氮（NO）水平，蛋白免疫印跡檢測顯示，石榴汁通過B 淋巴細胞瘤-xl（Bcl-xl）/Bcl-2 通路發(fā)揮抗PD 作用。Kujawska 等[39]還發(fā)現(xiàn)，與對照組比較，經(jīng)魚藤酮誘導的大鼠活動能力及嗅覺辨別能力分別降低77%和89%，出現(xiàn)嗅覺功能障礙，腦中DA 和DOPAC 水平降低；給予石榴汁后可使大鼠嗅覺辨別能力增加160%，活動能力也有增加趨勢，嗅覺障礙減輕，腦中DA 和DOPAC 水平升高。1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氫吡啶（MPTP）是一種環(huán)境毒素，可以選擇性地誘導神經(jīng)元的氧化損傷和線粒體蛋白酶體功能障礙，導致PD[40]。Braidy 等[41]利用MPTP 誘導人原代神經(jīng)元細胞內SOD、GPX 活性降低，腺嘌呤核苷三磷酸（ATP）水平降低，細胞外CAT 活性升高，石榴汁提取物可調節(jié)上述物質的變化，對損傷的神經(jīng)細胞有治療作用。這些結果表明，石榴汁有良好的神經(jīng)保護作用，可通過調節(jié)腦組織部位蛋白含量、減輕線粒體損傷、調節(jié)氧化應激和升高神經(jīng)遞質水平，起到抗PD的作用。

2.2 神經(jīng)膠質瘤

神經(jīng)膠質瘤是一種起源于神經(jīng)膠質細胞的腦瘤，具有增殖速度快和浸潤性生長的特點。對于腦部惡性膠質瘤而言，許多藥物對于血腦屏障的滲透性不高，而納米結構藥物在跨越血腦屏障方面有獨特優(yōu)勢[42]，因此Nano-PSO 對神經(jīng)膠質瘤有更好的治療效果。Ferreira 等[43]制備了以石榴籽為原料的Nano-PSO，其Zeta 電位為負、pH 在酸性范圍。取人血細胞進行毒性評價，結果顯示，MDA水平與CAT 活性變化不顯著，證明Nano-PSO 不存在氧化損傷，對于Nano-PSO 的溶血性進行評價也發(fā)現(xiàn)其無明顯溶血作用。以大鼠神經(jīng)膠質瘤細胞C6 為模型，測定其抗腫瘤作用，Nano-PSO 制劑可將腫瘤細胞存活率降低到47%。因此，該實驗結果顯示Nano-PSO 制劑靜脈給藥足夠安全且對于神經(jīng)膠質瘤有良好的治療前景。

2.3 衰老

衰老是一種自然過程，會伴隨著身體狀況的惡化及多種高風險疾?。ㄈ缟窠?jīng)退行性疾?。┑陌l(fā)生[44-45]。與衰老相關的疾病往往不可逆轉，其特點主要是基因組不穩(wěn)定、端粒磨損、表觀遺傳學改變、蛋白平衡喪失、線粒體功能障礙、細胞衰老、干細胞耗竭等，而衰老的機制也與神經(jīng)退行性疾病類似[46]。

2.3.1 石榴汁 張潔等[47]發(fā)現(xiàn)石榴汁可以影響衰老小鼠體內的總抗氧化水平（T-AOC），可顯著提高小鼠血清及肝臟SOD、GPX 及GSH 的活性，且伴隨攝入時間的延長，抗氧化能力也會逐漸增強。石榴汁在臨床試驗中已被證明對中老年人表現(xiàn)出良好的記憶保護與增強作用，Siddarth 等[48]進行了雙盲的臨床試驗，通過記憶測試評估證明，65 歲及以上老年人每天喝石榴汁可以在12 個月的時間里改善學習信息的能力。Bookheimer 等[49]通過臨床試驗證明，石榴汁對中老年人有明顯的記憶增強作用，功能性腦激活（FMRI）研究也驗證了這一結果。

2.3.2 石榴籽D-半乳糖可誘導產(chǎn)生早衰，李薇等[50]研究了Nano-PSO對D-半乳糖誘導小鼠衰老的保護作用，結果顯示Nano-PSO可改善衰老小鼠體質量的減輕，降低小鼠腦內MDA、ROS 水平，提高GSH 及SOD 活性。黃旭等[51]利用D-半乳糖誘導小鼠衰老模型，經(jīng)Nano-PSO 治療發(fā)現(xiàn)小鼠腦內NO 含量升高，免疫器官的萎縮減輕，免疫球蛋白IgM、IgA及IgG 的含量升高。以上結果顯示，Nano-PSO 可減輕衰老小鼠的氧化應激、線粒體損傷并改善小鼠的體液免疫。

2.4 新生兒腦損傷

新生兒腦損傷是新生兒死亡及永久殘疾的重要原因，主要原因是腦部缺氧缺血所致的腦損傷，宮內生長受限（IUGR）的胎兒也易產(chǎn)生損傷?？赡馨l(fā)生機制主要是細胞損傷及細胞能量代謝衰竭、細胞凋亡、氧化應激、神經(jīng)營養(yǎng)物質減少等[52]。

Ginsberg 等[53]通過懷孕的SD 大鼠實驗發(fā)現(xiàn)，新生兒腦損傷組大鼠母體血清及胎兒腦中炎癥水平增加，IL-6、TNF-α、核轉錄因子-κB（NF-κB）、含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶-3（Caspase-3）等炎癥指標顯著升高；而母體給予石榴汁處理后，血清及胎兒腦中IL-6、TNF-α、NF-κB、Caspase-3 含量均有顯著下降。Loren 等[54]在小鼠懷孕期的最后1/3和哺乳期間給予石榴汁及其他安慰劑，新生小鼠出生7 d后結扎單側頸動脈誘導新生兒腦損傷，在組織學評估中發(fā)現(xiàn)石榴汁可顯著減少組織損傷，還可降低與炎癥反應有關的海馬區(qū)及大腦皮層的Caspase-3水平。Ross 等[55]通過臨床試驗表明，孕婦服用石榴汁后嬰兒患腦損傷的風險較低?；谝陨辖Y果，石榴汁可作為一種宮內保護劑，通過減輕氧化應激、調節(jié)腦中相關蛋白水平和降低炎癥反應保護新生兒腦部，相關藥效和機制還有待深入研究。

2.5 其他

石榴花對糖尿病導致的認知障礙有一定治療作用[12]。石榴汁對高膽固醇血癥引起的小腦受損有保護作用[56]。

綜上所述，石榴治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病的作用機制主要為減輕氧化應激、抑制細胞凋亡、調節(jié)神經(jīng)遞質及神經(jīng)營養(yǎng)因子的表達等，見表2和圖2。

圖2 石榴不同藥用部位對CNS疾病的治療作用機制

表2 石榴不同藥用部位對CNS疾病的治療作用機制

3 結語

石榴作為一種藥食兩用中藥，在日常治療中具有不良反應少、安全性高的特點。石榴皮、石榴花、石榴汁和石榴籽均含有不同量的神經(jīng)保護物質，因此均可用于治療CNS 疾病。石榴皮中鞣質類、酚類、花青素類及黃酮類物質含量較高，因此有較好的抗氧化活性。石榴汁已在臨床上用于輔助治療新生兒創(chuàng)傷性腦損傷。石榴籽含有石榴酸與亞油酸等不飽和脂肪酸，可制備成納米制劑。石榴花中抗氧化物質含量較高，但CNS 保護作用相關研究較少，推測可能與該藥用部位產(chǎn)量有關。

石榴不同藥用部位可通過降低機體炎癥反應、保護神經(jīng)營養(yǎng)因子和神經(jīng)遞質、減少細胞凋亡、提高抗氧化能力和調控腦中神經(jīng)蛋白含量改善CNS 疾病，起到保護神經(jīng)系統(tǒng)的作用。此外，由于石榴的易得性，因此可作為臨床輔助用藥及功能型食品參與到更多臨床試驗中，尤其是患者依從性較高的石榴汁可作為宮內保護劑參與更多疾病治療，石榴籽也可用于制備更為安全有效的靶向制劑治療CNS 疾病。在后續(xù)研究中，可基于腸道菌群研究及代謝組學研究進一步闡明石榴在機體內的代謝途徑，為其臨床應用提供參考。