中藥多糖治療阿爾茨海默病藥理作用及其機制研究進展

汪麟雙 ，楊思霞 ，李敏 ，程衛(wèi)東 ，衛(wèi)東鋒

1.中國中醫(yī)科學(xué)院中醫(yī)臨床基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所，北京 100700；2.南方醫(yī)科大學(xué)中醫(yī)藥學(xué)院，廣東 廣州 510515；3.北京師范大學(xué)認知神經(jīng)科學(xué)與學(xué)習(xí)國家重點實驗室，北京 100875

阿爾茨海默?。ˋlzheimer disease，AD）又稱老年性癡呆，是一種常見的中樞神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病，臨床主要表現(xiàn)為進行性記憶和認知功能下降、行為異常及社交障礙等。隨著老齡化社會的發(fā)展，AD患病率、病殘率及病死率持續(xù)增長[1]。AD發(fā)病機制尚不完全清楚，目前主流的發(fā)病假說有β-淀粉樣蛋白（Aβ）級聯(lián)假說、膽堿能學(xué)說、炎癥與能量代謝學(xué)說等，多數(shù)研究者認為AD由多種致病因素共同導(dǎo)致。常用的西藥如乙酰膽堿酯酶抑制劑、抗谷氨酸能藥物、鈣通道阻滯劑等主要是對癥治療，且存在不良反應(yīng)，臨床應(yīng)用有一定局限性[2]。中醫(yī)藥防治AD歷史悠久、療效顯著、安全性較高，具有一定優(yōu)勢[3-4]。生物活性多糖作為眾多中藥提取物的主要活性成分，以其安全、無毒、多靶點的治療特點備受關(guān)注。研究表明，中藥多糖對AD的防治作用通過多種藥理機制實現(xiàn)，包括提高學(xué)習(xí)記憶能力、減緩Aβ沉積、抑制神經(jīng)細胞凋亡、改善中樞膽堿能系統(tǒng)、清除自由基、抗氧化、保護神經(jīng)細胞和突觸、抑制Tau蛋白過度磷酸化等，與AD病理機制相契合。本文綜述近年來中藥多糖改善學(xué)習(xí)記憶能力和治療AD方面的藥理作用及其機制研究進展，為研究開發(fā)相關(guān)藥物提供參考。

1 中藥多糖組成

中藥多糖作為治療AD的有效物質(zhì)，是藥物研發(fā)的重點[5]。AD動物和細胞模型研究顯示，中藥多糖能通過改善學(xué)習(xí)記憶能力、減緩Aβ沉積、抑制神經(jīng)凋亡、抗氧化應(yīng)激和自由基損傷、抗炎和改善能量代謝等多靶點、多通路、多機制方式干預(yù)AD的不同病理環(huán)節(jié)，延緩或減輕病情發(fā)展[6-9]。研究顯示，中藥多糖主要由葡萄糖、鼠李糖、甘露糖、半乳糖、木糖及阿拉伯糖等多種單糖成分組成（見表1）。

表1 10種中藥多糖中單糖和糖醛酸組成

2 藥理作用及機制

2.1 提高學(xué)習(xí)和記憶能力

已有研究表明，隨著患者皮層與海馬中Aβ與Tau蛋白過度沉積，AD患者學(xué)習(xí)和記憶能力出現(xiàn)明顯障礙，病情后期患者生活不能自理，給家庭和社會帶來極大的生活和經(jīng)濟負擔(dān)[20-21]。大量研究表明，中藥多糖對AD學(xué)習(xí)和記憶能力具有一定改善作用。歐芹等[22]采用Morris水迷宮實驗研究山茱萸多糖對D-半乳糖誘導(dǎo)的AD模型大鼠學(xué)習(xí)記憶能力的影響，結(jié)果顯示，山茱萸多糖能縮短AD大鼠在定位航行能力測試中的逃避潛伏期，增加空間探索實驗中大鼠在目標(biāo)象限的游泳時間、游泳路程和穿越平臺次數(shù)，表明山茱萸多糖能提高AD大鼠對空間定位的學(xué)習(xí)和記憶能力。胡美變等[23]研究花椒多糖對D-半乳糖聯(lián)合三氯化鋁誘導(dǎo)的AD小鼠認知行為的影響，Morris水迷宮實驗結(jié)果顯示，花椒多糖能縮短小鼠在空間探索實驗中的逃避潛伏期，增加穿越平臺次數(shù)和目標(biāo)象限停留時間，表明花椒多糖能明顯改善AD小鼠的學(xué)習(xí)和記憶能力。

2.2 減緩β-淀粉樣蛋白沉積

細胞外老年斑和細胞內(nèi)神經(jīng)原纖維纏結(jié)是AD的典型病理學(xué)表現(xiàn)。老年斑的主要成分Aβ及淀粉樣蛋白前體（APP）的積累會產(chǎn)生神經(jīng)毒性，激活各種細胞信號通路并最終導(dǎo)致神經(jīng)元細胞死亡[24-25]。Li等[26]研究海參多糖對Aβ40聚集和細胞毒性的影響，硫黃素T染色實驗結(jié)果顯示，海參多糖可抑制Aβ40聚集，分解原纖維前體；噻唑藍比色法檢測結(jié)果顯示，海參多糖可抑制Aβ40誘導(dǎo)的N2a 細胞的細胞毒性，提高細胞存活率。Liu等[27]研究金銀花多糖對PC12細胞的影響，結(jié)果顯示，金銀花多糖能降低Aβ42含量，抑制Aβ42聚集、低聚反應(yīng)及纖維形成，促進神經(jīng)突起延長。李珍等[28]研究阿里紅多糖的純化組分a與b對APP/PS1雙轉(zhuǎn)基因小鼠的影響，結(jié)果顯示，阿里紅多糖能減少轉(zhuǎn)基因小鼠海馬區(qū)APP、Aβ1-42和GSK3α mRNA和蛋白表達，降低AD小鼠腦內(nèi)APP上游調(diào)控蛋白GSK3α的活性，抑制APP轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苄訟β，減緩斑塊沉積，表明阿里紅多糖能通過減緩Aβ沉積，緩解神經(jīng)毒性，發(fā)揮神經(jīng)保護作用。

2.3 抑制細胞凋亡

細胞凋亡介導(dǎo)的凋亡性神經(jīng)元在AD的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。AD患者大腦皮層和海馬區(qū)神經(jīng)元丟失與神經(jīng)細胞凋亡密切相關(guān)[29]，通過藥物干預(yù)抑制細胞凋亡能有效減緩AD早期神經(jīng)元死亡[30]。Zhang等[31]研究黃精多糖對Aβ25-35誘導(dǎo)的PC12細胞神經(jīng)毒性的影響，結(jié)果顯示，黃精多糖能顯著降低細胞死亡率和Bax/Bcl-2比例，抑制細胞色素C釋放和Caspase-3活性，提高細胞內(nèi)Akt磷酸化水平，且黃精多糖對AD模型細胞凋亡的抑制作用可被PI3K抑制劑（LY294002）完全消除，表明黃精多糖可通過激活PI3K/Akt信號通路抑制Aβ誘導(dǎo)的PC12細胞凋亡。Li等[32]研究黃連多糖對Aβ誘導(dǎo)的PC12細胞的影響，結(jié)果顯示，黃連多糖能提高細胞活力，抑制乳酸脫氫酶、核碎片和線粒體細胞色素C釋放，抑制JNK 磷酸化，降低Bax 和Caspase-3 蛋白表達，升高Bcl-2蛋白表達，表明黃連多糖能通過JNK信號通路減輕Aβ誘導(dǎo)的細胞毒性和細胞凋亡，改善線粒體功能障礙。

2.4 改善中樞膽堿能系統(tǒng)

乙酰膽堿（ACh）是腦組織內(nèi)重要的神經(jīng)遞質(zhì)，腦內(nèi)細胞外液中ACh含量變化與認知功能改變具有密切關(guān)系。乙酰膽堿酯酶（AchE）和膽堿乙酰轉(zhuǎn)移酶（ChAT）分別是ACh的水解和合成酶，共同維持腦內(nèi)ACh活性，兩者活性變化對認知功能有重要影響[33]。Du等[34]研究當(dāng)歸多糖對Aβ25-35誘導(dǎo)的AD大鼠模型的影響，結(jié)果顯示，當(dāng)歸多糖能降低大鼠海馬AchE含量，增加Ach和ChAT含量。Liu等[35]研究五味子多糖對Aβ25-35誘導(dǎo)的AD大鼠模型的影響，結(jié)果顯示，五味子多糖能降低AD大鼠海馬AchE、GSK-3β、一氧化氮合酶（NOS）表達，降低γ-氨基丁酸（GABA）、ACh、甘氨酸、去甲腎上腺素（NE）、?；撬帷⒀逅睾投喟桶泛?，增加谷氨酸和天冬氨酸含量，表明五味子多糖具有中樞神經(jīng)系統(tǒng)保護作用。王虎平等[36]研究當(dāng)歸多糖對Aβ25-35誘導(dǎo)的AD小鼠海馬炎癥的影響，結(jié)果顯示，當(dāng)歸多糖能提高血清ACh含量及ChAT、超氧化物歧化酶（SOD）活性，抑制AchE活性，降低膽堿酯酶含量，表明當(dāng)歸多糖能通過改善小鼠中樞膽堿能系統(tǒng)治療AD。Su等[37]研究金針菇多糖對東莨菪堿誘導(dǎo)的AD小鼠的影響，結(jié)果顯示，金針菇多糖能改善AD小鼠學(xué)習(xí)記憶能力，抑制AchE活性，升高小鼠海馬及大腦皮層ACh、BACE1和GSK-3β蛋白表達，降低PP2A蛋白表達，表明金針菇多糖能通過提高連接蛋白36及CaMKⅡ表達，改善AD小鼠學(xué)習(xí)記憶能力，調(diào)節(jié)膽堿能神經(jīng)遞質(zhì)，緩解認知功能障礙。

2.5 清除自由基、抗氧化

在AD 發(fā)生發(fā)展過程中，Aβ 與氧化應(yīng)激關(guān)系密切[38]。Aβ可通過多種途徑產(chǎn)生過氧化物和自由基，從而加劇過氧化作用對神經(jīng)細胞的損傷[39]。鐘芳芳等[40]研究化橘紅多糖對Aβ25-35誘導(dǎo)的AD小鼠模型的影響，結(jié)果顯示，化橘紅能改善CA1區(qū)神經(jīng)元損傷和神經(jīng)細胞凋亡，降低膽堿酯酶、一氧化氮（NO）和Bax含量，抑制NOS活性，升高血清SOD活性，表明化橘紅多糖可通過減輕氧化損傷、抑制凋亡起到神經(jīng)保護作用。

2.6 抗炎癥反應(yīng)

神經(jīng)炎癥是中樞神經(jīng)系統(tǒng)對退化、感染、創(chuàng)傷和毒素等各種因素的復(fù)雜反應(yīng)，在維持大腦穩(wěn)態(tài)方面發(fā)揮重要作用。長時間持續(xù)的神經(jīng)炎癥會抑制神經(jīng)發(fā)生，導(dǎo)致突觸功能障礙和神經(jīng)元死亡[41]。Du等[34]研究當(dāng)歸多糖對Aβ25-35誘導(dǎo)的AD大鼠模型的影響，結(jié)果顯示，當(dāng)歸多糖能增加AD大鼠海馬CA1、CA3和DG區(qū)神經(jīng)元數(shù)量，抑制白細胞介素（IL）-1β、IL-6、腫瘤壞死因子（TNF）-α蛋白表達，促進腦源性神經(jīng)影響因子（BDNF）、TrkB、p-Art、p-CREB蛋白表達，表明當(dāng)歸多糖能通過激活BDNF/TrkB/CREB通路抑制促炎細胞因子表達，改善AD大鼠記憶損傷。Xu等[42]研究五味子多糖對Aβ1-40誘導(dǎo)的AD大鼠的影響，結(jié)果顯示，五味子多糖可提高AD大鼠學(xué)習(xí)記憶能力，減少Aβ1-40沉積，降低海馬CA1區(qū)IL-1β，IL-6及TNF-α蛋白水平，抑制神經(jīng)膠質(zhì)細胞活力、MAPKs通路相關(guān)蛋白（p38 MAPK、ERK1/2和JNK）表達和MAPKs磷酸化，改善核因子（NF）-κB核位移，表明五味子多糖能改善小鼠認知能力損傷和組織病理改變，并通過激活NF-κB/MAPK通路減輕神經(jīng)細胞炎癥。Shi等[43]研究益智仁多糖對東莨菪堿誘導(dǎo)的AD小鼠模型和脂多糖誘導(dǎo)的BV2小膠質(zhì)細胞的影響，結(jié)果顯示，益智仁多糖能減少AD小鼠血清和小膠質(zhì)細胞NO、IL-6、TNF-α的含量，表明益智仁多糖能改善AD小鼠記憶學(xué)習(xí)能力，通過抑制促炎因子表達發(fā)揮抗神經(jīng)炎癥作用。

2.7 保護神經(jīng)細胞和突觸

研究表明，Aβ淀粉樣蛋白沉積能與Tau蛋白病變協(xié)同作用，造成突觸缺失、突觸功能紊亂和突觸可塑性降低等一系列反應(yīng)，導(dǎo)致神經(jīng)細胞死亡[44]。Aβ沉積導(dǎo)致的突觸功能紊亂和缺失是AD早期發(fā)生的主要病理機制。Tau蛋白聚集引起的突觸退化是導(dǎo)致AD發(fā)生的決定性因素之一[45]。因此，保護神經(jīng)細胞和突觸對防治AD具有重要意義。Zhou等[46]研究枸杞多糖對APP/PS1轉(zhuǎn)基因小鼠的影響，結(jié)果顯示，枸杞多糖能提高小鼠學(xué)習(xí)記憶能力，減少成熟淀粉樣沉積物（6E10）和神經(jīng)膠質(zhì)纖維酸性蛋白含量，降低APP/PS1小鼠皮層與海馬中可溶性及不溶性Aβ40和Aβ42水平，降低神經(jīng)元細胞（SK-N-SH）和AD 模型細胞（HEK293-APPswe）的細胞外Aβ總量，增加BrdU/NeuN雙陽性細胞比例，改善海馬CA3-CA1區(qū)的突觸功能障礙，表明枸杞多糖可通過減少Aβ毒性、恢復(fù)突觸可塑性和增加神經(jīng)發(fā)生等治療AD。李珍等[47]研究阿里紅多糖對APP/APS雙基因小鼠的影響，結(jié)果顯示，阿里紅多糖能提高小鼠學(xué)習(xí)記憶能力，減輕海馬神經(jīng)元水腫，增加神經(jīng)細胞數(shù)量，提高海馬中AKT蛋白表達，降低GSK3β、Tau、p-Tau蛋白表達；HE染色結(jié)果顯示，阿里紅多糖能增加神經(jīng)元數(shù)量及體積，結(jié)果表明阿里紅多糖能改善小鼠學(xué)習(xí)記憶能力，通過減少海馬區(qū)神經(jīng)元纖維纏結(jié)修復(fù)神經(jīng)元損傷，減少神經(jīng)元壞死沉積，保護海馬組織結(jié)構(gòu)完整性，發(fā)揮治療AD作用。

2.8 改善能量代謝

腦組織神經(jīng)細胞能量代謝障礙是AD早期的重要病理特征，可直接導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)環(huán)境紊亂，影響炎癥及氧化應(yīng)激病理進程，造成Aβ過量產(chǎn)生和積累。因此，針對能量代謝障礙的干預(yù)手段可有效提高AD 療效。Liu等[35]研究五味子多糖對Aβ25-35誘導(dǎo)的AD大鼠模型影響，結(jié)果顯示，五味子多糖能改善大鼠學(xué)習(xí)記憶能力，增加AD大鼠正常神經(jīng)細胞數(shù)量，通過調(diào)節(jié)硫磺酸代謝降低Aβ表達和p-Tau蛋白表達，降低海馬內(nèi)NOS、GSK-3β和AchE水平，提高SOD活性，降低海馬內(nèi)谷氨酸、天冬氨酸含量，增加5-HT、NE、多巴胺、ACh、Tau、GABA和甘氨酸含量，表明五味子多糖能改善AD大鼠腦內(nèi)能量代謝，調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)，修復(fù)神經(jīng)損傷，發(fā)揮治療AD作用。

2.9 抑制Tau蛋白過度磷酸化

Tau蛋白過度磷酸化是導(dǎo)致神經(jīng)纖維纏結(jié)的主要原因之一，也是癡呆發(fā)病的重要機制[48-49]。李賀等[50]研究北五味子酸性多糖對Aβ25-35誘導(dǎo)的AD大鼠影響，結(jié)果顯示北五味子多糖能改善小鼠學(xué)習(xí)記憶能力，降低海馬組織p-Tau（Ser199）、Tau（Ser396）及Tau（Ser404）表達，降低GSK-3β（Ser9）、GSK-3β（Tyr216）位點磷酸化及GSK-3β表達，升高p-GSK-3β（Ser9）表達，表明北五味子酸性多糖可通過調(diào)節(jié)GSK-3β活性，抑制海馬組織Tau蛋白多個位點過度磷酸化，改善學(xué)習(xí)記憶能力，發(fā)揮抗AD作用。Zhang等[51]研究平菇多糖對D-gal及AlCl3聯(lián)合誘導(dǎo)的AD模型大鼠的影響，結(jié)果顯示平菇多糖能改善模型大鼠學(xué)習(xí)記憶能力，提高SOD、谷胱甘肽過氧化物酶和過氧化氫酶活性，抑制丙二醛水平和AchE活性，表明平菇多糖能通過促進PP2A 蛋白表達，抑制APP、BACE-1 及GSK-3 蛋白表達，減少Aβ形成和p-Tau蛋白磷酸化，發(fā)揮AD治療作用。

3 小結(jié)及展望

中藥防治AD潛力巨大，抗AD中藥因其低毒性、多靶點、多通路作用等明顯優(yōu)勢，是目前的研究熱點之一。中藥抗AD的有效成分研究目前主要集中在中藥單體[52]，中藥多糖由單糖聚合而成，分子量大，水溶性高，口服能被腸道菌群代謝處理。低分子多糖能直接透過血腦屏障發(fā)揮神經(jīng)保護作用，大分子多糖經(jīng)酸法、堿法或酶法降解為低分子多糖透過血腦屏障，從而成為AD的治療藥物[53-55]。中藥多糖對AD模型的保護作用及其機制見圖1。

圖1 中藥多糖對AD模型的保護作用及分子機制

糖類化合物廣泛存在于自然界的植物中，種類繁多，具有多種生物活性[56]。中藥是多成分、多靶點起效，中藥多糖作為多種中藥的主要活性成分并不能全面體現(xiàn)中藥藥效物質(zhì)基礎(chǔ)。確定中藥多糖的構(gòu)效關(guān)系、藥理機制對認識中藥藥效物質(zhì)基礎(chǔ)具有積極作用，更能給傳統(tǒng)中藥的配伍、炮制等基礎(chǔ)性研究帶來啟發(fā)，推動中醫(yī)藥傳統(tǒng)用藥方法、原則等基礎(chǔ)性研究?！饵S帝內(nèi)經(jīng)》揭示了AD的病因病機，蘊含了以補為主、兼顧調(diào)理氣血和情志的治療思想。老年人腎精虧虛，髓海不充，腦失所養(yǎng)，久而髓減腦消發(fā)為癡呆，以補腎填精、益髓健腦為主要治法[57]。中藥多糖需在中醫(yī)理論指導(dǎo)下研究使用。目前治療AD的中藥多糖研究主要集中于常見中藥材，且多為補益類中藥，符合“虛者補之”的治則。

綜上所述，中藥多糖具有一定的改善學(xué)習(xí)記憶能力和防治AD作用，并可通過多種機制干預(yù)AD發(fā)生發(fā)展，如減緩Aβ沉積、抑制Tau蛋白過度磷酸化、抑制細胞凋亡、抗炎癥、抗氧化應(yīng)激、改善中樞膽堿能系統(tǒng)、保護神經(jīng)細胞和突觸、改善能量代謝等。目前大部分中藥多糖抗AD的研究集中在細胞和動物模型上，還需要大型隨機臨床試驗提供更直接的臨床證據(jù)，以驗證這些多糖對AD患者的神經(jīng)保護作用。由于生物活性多糖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且生物學(xué)特性與其化學(xué)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，即使是同一來源的多糖，其生物活性也存在較大差異[58]。因此在今后的AD及相關(guān)疾病研究中，需進一步闡明生物活性多糖的構(gòu)效關(guān)系，深入探索中藥多糖抗AD的作用機制，研發(fā)新藥。