羅小金綜述，王春梅審校

0 引 言

阿爾茨海默病(Alzheimer's disease，AD)是老年癡呆中最為常見的類型，以學習、記憶功能大量缺失和認知功能缺陷為臨床特征的神經(jīng)退行性疾病，病理學特征為細胞外 β淀粉樣蛋白(β-amyloid，Aβ)大量蓄積導致的老年斑形成和細胞內(nèi)Tau蛋白過度磷酸化導致的神經(jīng)原纖維大量纏結(jié)(neurofibrilary tangles tangles，NFTs)。其發(fā)病機制迄今仍未能完全闡明，存在多種假說，如Aβ蛋白級聯(lián)假說、Tau蛋白假說、免疫炎癥假說和自由基損傷假說等。統(tǒng)計研究顯示，全球老年癡呆患者接近4千萬人，到2050年患者人數(shù)將超過1億人［1］。隨著我國人口老齡化的不斷加劇，AD患者已超過450萬人，給社會醫(yī)療帶來了沉重的負擔［2］。近年來，科研人員發(fā)現(xiàn)從傳統(tǒng)中藥中提取的活性成分，不但可減緩老年癡呆病程，而且副作用較?。?］。

中藥鉤藤為茜草科鉤藤屬植物鉤藤、大葉鉤藤、毛鉤藤、華鉤藤和白鉤藤的帶鉤莖枝，廣泛分布于福建、江西、湖南、廣東、廣西、貴州、四川等省份，該藥性涼、味甘苦，傳統(tǒng)醫(yī)藥上用于風熱頭痛、頭暈目眩、小兒驚厥和高血壓等［4］?，F(xiàn)代醫(yī)藥研究發(fā)現(xiàn)，鉤藤除具有傳統(tǒng)的藥理作用外，還具有減少神經(jīng)元凋亡、抗氧化清除自由基等神經(jīng)保護功能［5］。鉤藤含有30多種具有生物活性的化合物，主要的藥理活性成分為總生物堿［6］，分為吲哚類和氧化吲哚類，主要有異鉤藤堿(Isorhynchophylline，IRN)、鉤藤堿、毛鉤藤堿、去氫毛鉤藤堿等，其中以IRN和鉤藤堿的含量最高，約占鉤藤總堿的40%以上［7］。IRN合成方法主要有脯氨酸催化的Mannich-Michael反應或外消旋合成，提取率分別達57%和30%［8］。目前研究發(fā)現(xiàn)，IRN作為鉤藤主要的生物堿成分，其表現(xiàn)出的藥理活性與鉤藤非常相似，對中樞神經(jīng)系統(tǒng)具有較好的神經(jīng)保護功能［9］?？赏ㄟ^改善認知和記憶功能損傷、拮抗Aβ誘導的神經(jīng)毒性、抑制Tau蛋白過度磷酸化和減少膠質(zhì)細胞釋放炎性因子等途徑作用AD的發(fā)生發(fā)展進程。

1 IRN對AD的藥理作用

AD的病理學特征為細胞外的老年斑形成和細胞內(nèi)的NFTs，Aβ蓄積被認為是AD發(fā)生發(fā)展的早期事件，其在細胞內(nèi)外的毒性作用已有文獻報道［10］。鉤藤中提取的總生物堿成分，具有抑制神經(jīng)原纖維形成、拆解Aβ導致的纖維纏結(jié)以及改變AD小鼠模型的認知記憶缺陷等功能［11］。因此，通過對AD小鼠或細胞模型的藥理實驗研究，能有效明確IRN對AD的神經(jīng)保護功能的作用機制。

1.1 修復認知和記憶功能損傷 在D-gal誘導小鼠認知記憶損傷的實驗中，研究人員發(fā)現(xiàn)，小鼠皮下注射D-gal(100 mg/kg)和每日口服IRN(20或40 mg/kg)連續(xù)8周后，誘導小鼠的腦組織中IRN可明顯增加谷胱甘肽濃度、提高超氧化物歧化酶和過氧化氫酶的活性，同時降低丙二醛濃度、增加一氧化氮合酶(Inducible nitric oxide synthase，iNOS)及核因子-κB(nuclear factor-κB，NF-κB)的活性。實驗證實，IRN可通過NF-κB信號轉(zhuǎn)導通路加強腦組織抗氧化和抗炎的功能，改善D-gal誘導小鼠模型的空間學習功能和認知記憶缺陷［12］。Watanabe 等［13］研究發(fā)現(xiàn)，含有IRN的鉤藤散，可通過抑制前列腺素E2、一氧化氮和環(huán)氧化酶-2 mRNA的表達，提高腦組織抗氧化能力，改善局部缺血模型小鼠的空間認知能力。

1.2 拮抗Aβ誘導的神經(jīng)毒性 Aβ在腦內(nèi)大量蓄積，誘導氧化應激產(chǎn)生大量活性氧物質(zhì)并損傷線粒體功能，導致大腦皮質(zhì)層神經(jīng)細胞抗氧化功能減弱和神經(jīng)元凋亡［14］。在Aβ誘導的PC12細胞中加入IRN(20或40 mg/kg)進行預處理，能明顯提升細胞的生存能力，減少細胞內(nèi)的活性氧類和丙二醛的濃度，增加谷胱甘肽的濃度，穩(wěn)定線粒體膜電位。此外，IRN能明顯抑制蛋白凋亡酶-3的活性及DNA片段的形成，降低B淋巴細胞瘤-2基因(B-cell lymphoma-2，Bcl-2)與BCL2相關的X蛋白 (BCL2-Associated X Protein，Bax)比值。實驗結(jié)果顯示，IRN通過抑制氧化應激反應和細胞凋亡的線粒信號通路，對Aβ誘導的PC12細胞神經(jīng)毒性具有神經(jīng)保護功能［15］。

IRN預處理能增強神經(jīng)細胞的生存能力，抑制Aβ誘導PC-12細胞的DNA碎片的延伸和乳酸脫氫酶的釋放。IRN的處理能提高糖原合成激酶-3β和磷酸化AKT(p-AKT)的蛋白濃度。提示IRN的神經(jīng)保護功能與GSK-3β的抑制有關。而且，IRN能改變Aβ誘導效應元件結(jié)合蛋白(phosphorylated-cAMP response element-binding protein，p-CREB)磷酸化周期蛋白(cyclic adenosine monophosphate，cAMP)濃度下降的情況，而IRN的作用又能被PI3K抑制劑阻滯。以上實驗表明，IRN對Aβ誘導的PC12細胞神經(jīng)毒性的保護作用，與其通過PI3K、Akt和GSK-3β信號通路加強p-CREB的表達有關［16］。

1.3 抑制Tau蛋白過度磷酸化 在實驗小鼠中注射Aβ，能導致其Tau蛋白過度磷酸化。IRN(20或40 mg/kg)對Aβ誘導的大鼠連續(xù)用藥21 d能明顯改善認知功能損傷，IRN通過調(diào)節(jié)Bcl-2/Bax的比值降低mRNA濃度及蛋白表達，激活凋亡蛋白酶-3和凋亡蛋白酶-9，同時抑制 Ser396、Ser404及 Thr205位點的Tau蛋白過度磷酸化，抑制海馬區(qū)神經(jīng)元過度凋亡［17］。Sankaranarayanan 等［18］研究顯示，對Tau蛋白過度磷酸化的rTg4510轉(zhuǎn)基因小鼠，給予磷酸化Tau蛋白免疫抗體PHF6和PHF13進行干預，能顯著預防NFTs，減緩AD的發(fā)病進程。以上研究顯示，IRN的神經(jīng)保護功能與抑制Tau蛋白過度磷酸化、激活PI3K和Akt的信號通路存在緊密關聯(lián)。

1.4 抑制膠質(zhì)細胞炎性遞質(zhì)的釋放 在小鼠胸腺N9小膠質(zhì)細胞實驗中，加入 IRN(1，3，10，30 μmol/L)能劑量依賴性減弱脂多糖誘導的促炎細胞因子，如腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor，TNF)-α、白細胞介素-1β(interleukin 1β，IL-1β)及一氧化氮的水平［19］。在大鼠原代培養(yǎng)的星形膠質(zhì)細胞中，加入IRN同樣有效地降低了脂多糖誘導mRNA對誘導型iNOS的表達，抑制了 TNF-α、IL-1β和一氧化氮等炎性遞質(zhì)的釋放［20］。IRN介導的抑制炎性遞質(zhì)釋放的潛在分子機制與抑制iNOS的蛋白表達，細胞外信號調(diào)節(jié)激酶的磷酸化，p38絲裂原蛋白激酶的活化，以及轉(zhuǎn)錄因子κB的核抑制因子α的降解有關［20］。這些結(jié)果表明，對于伴有膠質(zhì)細胞活化的神經(jīng)退行性病變，IRN對其具有潛在的療效作用。

2 IRN對其他中樞神經(jīng)系統(tǒng)的作用

2.1 離體神經(jīng)元的保護作用 在誘導的永久性腦缺血再灌注大鼠模型中，連續(xù)腹部注射IRN(10 mg/kg，30 mg/kg)4 d直至手術取出腦組織。檢測腦組織中p-Akt、雷帕霉素哺乳動物靶蛋白(phosphorylatedmammalian target of rapamycin，p-mTOR)、NF-kB、腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(brain-derived neurotrophic factor，BDNF)和Claudin-5的蛋白濃度及mRNA表達，顯示IRN治療不但可減緩神經(jīng)病理學缺陷和減小栓塞腫塊，還能增加BDNF、Claudin-5的表達和激活PI3K、Akt和p-mTOR信號通路，同時抑制NF-kB信號通路。因此，IRN通過調(diào)節(jié)Akt和p-mTOR信號通路對局部缺血性腦損傷具有神經(jīng)保護作用［21］。

在表達由總RNA編碼大鼠腦受體的非洲爪蛙卵母細胞中，IRN競爭性的抑制毒蕈堿受體和5-羥色胺2(5-hydroxy tryptamine，5-HT2)2受體介導的電流反應，通過阻斷缺血過程中N-甲基-D-天冬氨酸、毒蕈堿M1和5-HT2受體介導的神經(jīng)毒性對抗缺血誘導的神經(jīng)損傷來發(fā)揮其神經(jīng)保護作用［22］。在另一個實驗中，使用 IRN(0.1-1.0 mmol/L)預處理之后，通過抑制由谷氨酸引起的Ca2+內(nèi)流的增加，增強神經(jīng)元的生存能力。說明在培養(yǎng)的小腦顆粒神經(jīng)元中，IRN能通過抑制Ca2+內(nèi)流來拮抗谷氨酸誘導的神經(jīng)元死亡［23］。

2.2 誘導神經(jīng)元自噬 α-突觸核蛋白在大腦中的積聚既是帕金森病的致病特點又是致病因素。在原代皮質(zhì)神經(jīng)元和不同的神經(jīng)元細胞系，包括N2a、SHSY5Y和PC12細胞，IRN均能誘導其自噬。IRN能促進野生型A53T和A30Pα-突觸核蛋白單體的清除，通過自噬-溶酶體途徑將α-突觸核蛋白寡聚體和α-突觸核蛋白-1聚集于神經(jīng)細胞。再者，IRN可降低人類分化型多巴胺能神經(jīng)元中野生型和A53T中α-突觸核蛋白的水平。實驗結(jié)果顯示，IRN作為神經(jīng)元自噬的誘導物，通過誘導神經(jīng)元自噬，減少致病蛋白在神經(jīng)細胞中的堆積，能對帕金森病起到預防和治療作用［24］。

2.3 拮抗5-HT的活性 IRN(10 mg/kg，30 mg/kg)呈劑量依賴性的抑制5-HT2A受體介導的頭部抽動，用利血平預處理來增強頭部抽動，并不影響IRN對小鼠抑制作用的影響。離體實驗中，在表達5-HT2A受體的非洲爪蟾卵母細胞中，IRN能劑量依賴性的競爭抑制5-HT誘發(fā)的電位，而在表達5-HT2C受體的卵母細胞中，抑制作用則較弱。以上結(jié)果表明，在大腦中IRN可能通過競爭性拮抗5-HT2A受體網(wǎng)來抑制5-HT2A受體的功能，并且IRN結(jié)構中的吲哚氫成分對5-HT2A受體的拮抗作用至關重要［25］。

2.4 對血腦屏障的通透性 在體實驗中，用液相色譜質(zhì)譜法或質(zhì)譜多反應監(jiān)測分析法，可檢測到血漿中的IRN、去氫毛鉤藤堿、毛鉤藤堿、鉤藤堿、去氫鉤藤堿和甲醚等6種鉤藤生物堿。在離體實驗中，用內(nèi)皮細胞、壁細胞和星形膠質(zhì)細胞共同培養(yǎng)制作血腦屏障模型來檢測血腦屏障的通透性，證實以上生物堿均能穿透在體外培養(yǎng)的大腦內(nèi)皮細胞。表明抑肝散中的IRN在口服后，可被吸收入血并滲透血腦屏障進入大腦，可能是治療精神疾病的活性藥理成分［26］。

3 結(jié) 語

大量的實驗證實，作為中藥鉤藤的主要藥理活性成分之一，IRN能夠通過改善認知學習和記憶損傷，拮抗Aβ誘導的神經(jīng)毒性，抑制Tau蛋白過度磷酸化、氧化應激、細胞調(diào)亡及減少膠質(zhì)細胞釋放炎性因子等神經(jīng)保護功能來有效減緩AD的發(fā)生發(fā)展進程。此外，IRN還具有誘導神經(jīng)元自噬、拮抗5-HT活性及抑制神經(jīng)細胞鈣內(nèi)流等其他中樞神經(jīng)系統(tǒng)藥理作用。IRN藥理活比較強，作為治療AD及其他中樞神經(jīng)系統(tǒng)的潛在療效藥物，還需要在現(xiàn)有研究的基礎上進行更多的臨床應用實驗，為將來作為治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的有效藥物提供科學依據(jù)。

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