王何蕾，徐馳

（江蘇省南京市鼓樓區(qū)童家巷24號(hào)中國(guó)藥科大學(xué)玄武門(mén)校區(qū)，江蘇省腫瘤發(fā)生與干預(yù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京）

1 黃酮類(lèi)化合物的來(lái)源、分類(lèi)與作用

黃酮類(lèi)化合物廣泛存在于自然界的綠色植物中，早期主要是指母核為2-苯基色原酮的一類(lèi)化合物，如今則泛指兩個(gè)苯環(huán)（A環(huán)與B環(huán)）通過(guò)中央三碳相互聯(lián)接而成的一系列化合物。根據(jù)中央三碳的氧化程度、是否成環(huán)、B環(huán)的聯(lián)接位點(diǎn)等特點(diǎn)，可將黃酮類(lèi)化合物分為多種結(jié)構(gòu)類(lèi)型，這些不同的黃酮類(lèi)化合物在各種藥理活性中起主要作用，主要有黃酮，黃酮醇，異黃酮，黃烷醇，黃烷酮，花青素等。這些黃酮類(lèi)化合物來(lái)源廣闊，主要存在于藥用植物，蔬菜，漿果，葡萄酒，綠茶中。研究表明，黃酮類(lèi)化合物有較強(qiáng)的抗氧化自由基作用[1]，并且大量的藥理研究顯示了它們對(duì)心血管疾病，細(xì)菌、病毒感染[2]，腫瘤，炎癥[3-5]，神經(jīng)系統(tǒng)疾病均有一定療效。

2 黃酮類(lèi)化合物對(duì)神經(jīng)認(rèn)知能力的作用

大量研究證明，食用富含黃酮類(lèi)化合物的食物有益于神經(jīng)認(rèn)知能力，尤其是異黃酮（主要存在于大豆和大豆制品中）[6]。異黃酮對(duì)認(rèn)知和記憶方面的積極作用在于其能模擬大腦中雌激素的作用[7,8]，流行病學(xué)研究表明，絕經(jīng)后的婦女用雌激素替代治療后相比沒(méi)有治療的絕經(jīng)后婦女患阿爾茨海默癥的概率更低。同樣，動(dòng)物行為學(xué)研究顯示正常哺乳動(dòng)物切除卵巢后，認(rèn)知功能下降，用雌激素治療后認(rèn)知功能障礙得到改善。除此之外，異黃酮還可以影響乙酰膽堿，神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（如腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子BDNF）以及海馬和額葉皮層區(qū)神經(jīng)生長(zhǎng)因子的合成[9,10]。對(duì)于其他類(lèi)型的黃酮類(lèi)化合物，動(dòng)物行為學(xué)證據(jù)表明，石榴，葡萄，藍(lán)莓，草莓等富含黃烷醇和花青素的水果，以及化合物槲皮素和表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯，對(duì)學(xué)習(xí)和記憶的各個(gè)方面有積極作用，包括快速或慢速記憶獲取，短期工作記憶，長(zhǎng)期參考記憶，記憶的保留和檢索[11,12]，并且能夠改善模型動(dòng)物的認(rèn)知障礙和空間工作記憶的缺陷[13,14]。同時(shí)，富含黃烷醇和花青素的漿果，尤其是藍(lán)莓，能顯著增加海馬齒狀回前體細(xì)胞的增殖與神經(jīng)發(fā)生[15]，有效逆轉(zhuǎn)與衰老相關(guān)的空間記憶缺陷[16]。然而，目前尚不清楚黃酮類(lèi)化合物在大腦中的具體作用機(jī)制，是否誘導(dǎo)海馬形態(tài)、功能的整體變化。

3 黃酮類(lèi)化合物對(duì)神經(jīng)退行性疾病的作用

神經(jīng)退行性疾病是由機(jī)體神經(jīng)元結(jié)構(gòu)和功能逐漸喪失引發(fā)的一類(lèi)疾病，分為急性和慢性?xún)煞N，前者主要包括腦缺血，腦損傷，癲癇，后者主要包括阿爾茨海默癥，帕金森病，亨廷頓病，肌萎縮性側(cè)索硬化癥等。氧化應(yīng)激，線粒體功能障礙，興奮性毒素，神經(jīng)炎癥等皆是誘導(dǎo)神經(jīng)退行性疾病發(fā)生的病理因素。本文中我們將主要探討黃酮類(lèi)化合物對(duì)阿爾茨海默癥和帕金森病的作用。

阿爾茨海默癥（AD）的主要癥狀是記憶的逐漸消失，認(rèn)知功能障礙，日常生活能力不完善以及智力學(xué)習(xí)過(guò)程的減退[17,18]，它是導(dǎo)致癡呆癥的最常見(jiàn)原因。盡管AD確切的病因尚未清楚，但一些機(jī)制特征包括AD的產(chǎn)生和發(fā)展涉及到乙酰膽堿的缺失，β-淀粉樣蛋白（Aβ）的沉積，tau蛋白的過(guò)度磷酸化和氧化應(yīng)激的發(fā)生[19,20]。據(jù)報(bào)道，表兒茶素-3-沒(méi)食子酸酯、棉皮素、槲皮素和楊梅素等黃酮類(lèi)化合物在臨床低濃度下可阻斷β-淀粉樣蛋白和tau蛋白聚集，清除自由基，隔離金屬離子[21,22]。此外，黃酮類(lèi)化合物還具有清除活性氧、抑制單胺氧化酶和乙酰膽堿酯酶的作用[23]。同時(shí)，黃酮類(lèi)化合物在動(dòng)物模型中預(yù)防AD和認(rèn)知功能障礙的有效性已被報(bào)道，這意味著它們?cè)谏窠?jīng)障礙的治療方面的應(yīng)用。例如，在越橘和黑加侖提取物中發(fā)現(xiàn)的富含花青素的黃酮類(lèi)化合物可以在APP/PS1模型小鼠中預(yù)防它們的行為異常，抑制大腦中Aβ的產(chǎn)生和聚集[24]。長(zhǎng)期服用葡萄多酚可降低Tg2576小鼠腦組織中可溶性Aβ低聚物水平，改善記憶和行為缺陷[25]。因此，黃酮類(lèi)化合物有望開(kāi)發(fā)成為高效、多靶點(diǎn)抗AD的先導(dǎo)化合物。

帕金森氏病中的黑質(zhì)神經(jīng)元死亡被認(rèn)為與內(nèi)源性神經(jīng)毒素5-S-半胱氨酰-多巴胺（5-S-cys-DA）及其氧化產(chǎn)物二氫苯并噻嗪（DHBT-1）的形成有關(guān)[26]。然而，黃酮類(lèi)化合物能夠阻礙5-S-胱氨酸多巴胺的產(chǎn)生及由此引起的神經(jīng)損傷[27]。也有證據(jù)表明，黃酮類(lèi)化合物能夠調(diào)節(jié)蛋白激酶和脂質(zhì)激酶信號(hào)級(jí)聯(lián)通路，如磷脂酰肌醇3-激酶/Akt和促分裂原活化的蛋白激酶途徑[28]，從而阻斷氧化誘導(dǎo)的神經(jīng)元損傷。這些途徑的激活或抑制可改變靶分子的磷酸化狀態(tài)，導(dǎo)致半胱天冬酶活性的改變或基因表達(dá)的改變，進(jìn)一步影響神經(jīng)元功能和形態(tài)。研究報(bào)道，黃酮類(lèi)化合物具有的抗凋亡作用可通過(guò)阻止caspase-3的活化來(lái)阻礙氧化造成的神經(jīng)元損傷[29]。橙皮素及其代謝物5-硝基橙皮素，被觀察到通過(guò)激活磷酸化信號(hào)蛋白來(lái)抑制氧化誘導(dǎo)的神經(jīng)元凋亡[30]。同樣，槲皮素，黃芩素和表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯也依賴(lài)于它們直接調(diào)節(jié)蛋白和脂質(zhì)激酶信號(hào)的途徑減輕小膠質(zhì)細(xì)胞或星形膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的神經(jīng)炎癥，有效延緩帕金森病的病理進(jìn)程[31]。

4 黃酮類(lèi)化合物作用的機(jī)制

上個(gè)世紀(jì)，黃酮類(lèi)化合物的生物作用，包括對(duì)大腦的作用，被認(rèn)為是由于它們強(qiáng)大的抗氧化能力[32]，通過(guò)清除自由基、改變細(xì)胞內(nèi)氧化還原狀態(tài)帶來(lái)的影響。但是，黃酮類(lèi)化合物的口服生物利用度較低[33]，一旦進(jìn)入體內(nèi)，會(huì)經(jīng)歷廣泛的新陳代謝，最終能穿透血腦屏障進(jìn)入腦中的濃度極低，不足以支撐它起到抗氧化作用。所以，黃酮類(lèi)化合物在神經(jīng)系統(tǒng)中的生物學(xué)作用不是由于其經(jīng)典的抗氧化作用，而是通過(guò)保護(hù)脆弱神經(jīng)元，增強(qiáng)現(xiàn)有神經(jīng)元功能，刺激神經(jīng)元再生和誘導(dǎo)神經(jīng)發(fā)生來(lái)發(fā)揮其神經(jīng)保護(hù)作用[34]。

4.1 黃酮類(lèi)化合物與重要信號(hào)通路的相互作用

黃酮類(lèi)化合物已被證明通過(guò)與神經(jīng)元信號(hào)通路的相互作用發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用[35]。它們與多種蛋白和脂質(zhì)激酶信號(hào)途徑相互作用，包括酪氨酸激酶，促分裂原活化激酶（MAPK），磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/ Akt，蛋白激酶C，NFκB途徑[36]。當(dāng)腦中的黃酮類(lèi)化合物濃度足夠高時(shí)，可以激活或抑制這些受體，改變其磷酸化狀態(tài)，調(diào)節(jié)基因表達(dá)，誘導(dǎo)神經(jīng)元中相關(guān)調(diào)節(jié)蛋白或保護(hù)蛋白的合成，增強(qiáng)突觸可塑性，直接影響認(rèn)知能力，學(xué)習(xí)、記憶能力[37]。有報(bào)道稱(chēng)，黃酮類(lèi)化合物及其代謝產(chǎn)物與MAPK信號(hào)通路(MEK1和MEK2受體)相互作用，引起cAMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白(CREB)下游活化，導(dǎo)致突觸可塑性和記憶的顯著改變。例如，補(bǔ)充富含黃烷醇和花青素的藍(lán)莓可以激活CREB和提高海馬的BDNF水平，從而提高動(dòng)物的認(rèn)知能力[38]。綠茶兒茶素可降低Aβ1-42低聚體水平，提高PKA/CREB通路活性，上調(diào)海馬突觸可塑性相關(guān)蛋白，改善認(rèn)知功能障礙[39]。同時(shí)，藍(lán)莓誘導(dǎo)的CREB和BDNF表達(dá)增加也被證明可導(dǎo)致PI3K/Akt信號(hào)通路的激活，另外，黃酮類(lèi)化合物具有PI3K調(diào)節(jié)位點(diǎn)，直接與其ATP結(jié)合位點(diǎn)相互作用[40]。槲皮素及其代謝物通過(guò)抑制PI3K活性來(lái)抑制Akt/PKB信號(hào)通路。相反，橙皮素激活A(yù)kt/PKB信號(hào)通路，延長(zhǎng)皮質(zhì)神經(jīng)元的生存期[41]。表兒茶素-5-沒(méi)食子酸鹽激活細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（ERK）和依賴(lài)于CREB磷酸化上調(diào)水平的PI3K，調(diào)節(jié)神經(jīng)傳遞，突觸形成和突觸可塑性[42]。

4.2 黃酮類(lèi)化合物對(duì)外周和大腦血管的作用

流行病學(xué)數(shù)據(jù)表明，富含黃烷醇的食物如可可，藍(lán)莓和茶可以預(yù)防包括中風(fēng)和癡呆在內(nèi)的多種腦血管疾病[43]。黃烷醇介導(dǎo)的生物活性包括改善血管功能，降低血壓，抑制血小板凝聚，減少炎癥反應(yīng)。這些外周血管的改變?cè)黾恿四X血流量，改善了血管內(nèi)皮細(xì)胞功能，直接增強(qiáng)了腦血管功能，促進(jìn)了海馬中的成體神經(jīng)發(fā)生[44]。新生的海馬神經(jīng)細(xì)胞傾向于聚集在血管周?chē)谘苌L(zhǎng)因子的作用下不斷增殖，而血管生成本身伴隨著內(nèi)源性一氧化氮的產(chǎn)生和血管舒張，黃烷醇以及其他的黃酮類(lèi)化合物的血管作用有一部分是通過(guò)激活內(nèi)皮細(xì)胞的一氧化氮合酶（eNOS）來(lái)介導(dǎo)的[45]。它們通過(guò)誘導(dǎo)Akt上Ser-473的磷酸化來(lái)激活eNOS，增加海馬血管中一氧化氮的生物利用度，導(dǎo)致隨后的血管生成和神經(jīng)發(fā)生。此外，海馬中血管生成的增加也可能會(huì)穩(wěn)定新生神經(jīng)元的存在[46]。

4.3 黃酮類(lèi)化合物對(duì)神經(jīng)毒素和神經(jīng)炎癥的作用

在多種神經(jīng)退行性疾病中觀察到的潛在神經(jīng)變形是由多種因素導(dǎo)致的，包括神經(jīng)炎癥，谷氨酸能興奮性毒性，鐵的增加[47]和內(nèi)源性抗氧化劑的損耗。研究表明黃酮類(lèi)化合物可能會(huì)抵擋神經(jīng)元損傷的潛在機(jī)制，阻礙多種神經(jīng)退行性疾病的發(fā)展[48]。食用富含表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯的綠茶可通過(guò)調(diào)節(jié)蛋白激酶C（PKC）和PI3K信號(hào)通路來(lái)發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用，還可以通過(guò)螯合自由基來(lái)減輕黑質(zhì)損傷，從而緩解神經(jīng)變形和缺血性海馬損傷，降低患帕金森病的風(fēng)險(xiǎn)[49]。體外研究也表明黃酮類(lèi)化合物能夠阻礙內(nèi)源性神經(jīng)毒素5-S-胱氨酸多巴胺的產(chǎn)生，預(yù)防帕金森病。神經(jīng)炎癥發(fā)生時(shí)被激活的神經(jīng)小膠質(zhì)細(xì)胞或星形膠質(zhì)細(xì)胞釋放出炎癥細(xì)胞因子及其他介質(zhì),包括腫瘤壞死因子α（TNF-α）、一氧化氮（NO）、白介素-1β（IL-1β）、IL-6和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（iNOS），進(jìn)一步擴(kuò)大炎癥信號(hào), 誘導(dǎo)神經(jīng)元凋亡。柚皮素通過(guò)抑制脂多糖/干擾素誘導(dǎo)的膠質(zhì)細(xì)胞激活和抑制p38/STAT-1通路來(lái)減少神經(jīng)元損傷[50]。另外，柚皮素還能抑制活化小膠質(zhì)細(xì)胞中NO的產(chǎn)生，其他黃酮類(lèi)化合物包括槲皮素，漢黃芩素，黃芩素也已經(jīng)被證明可以調(diào)節(jié)神經(jīng)炎癥和小膠質(zhì)細(xì)胞/星形膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的NO產(chǎn)生。藍(lán)莓中的黃酮類(lèi)化合物也被證明可以減少激活的小膠質(zhì)細(xì)胞中TNF-α、NO和IL-1β的產(chǎn)生[51]。

5 總結(jié)

黃酮類(lèi)化合物的神經(jīng)保護(hù)作用涉及到大腦內(nèi)的多種效應(yīng)，包括保護(hù)神經(jīng)元免受神經(jīng)毒素和神經(jīng)炎癥損傷，激活突觸信號(hào)和改善腦血管血流。這些有益影響可以抑制由神經(jīng)毒素引發(fā)的神經(jīng)元凋亡，促進(jìn)神經(jīng)元存活與分化，加強(qiáng)外周和大腦血流量灌注，從而改善記憶與認(rèn)知能力，延緩神經(jīng)退行性疾病的病理進(jìn)程。然而黃酮類(lèi)化合物在神經(jīng)系統(tǒng)中直接作用的分子靶點(diǎn)尚不明確，限制了其在臨床上的應(yīng)用，目前還沒(méi)有足夠的證據(jù)來(lái)明確地將黃酮類(lèi)化合物的攝入與神經(jīng)健康的改善聯(lián)系起來(lái)。所以需要進(jìn)一步的研究，特別是設(shè)計(jì)良好的臨床試驗(yàn)，來(lái)證實(shí)黃酮類(lèi)化合物在與神經(jīng)變性相關(guān)的臨床癥狀和體征中的臨床療效。此外，還應(yīng)設(shè)計(jì)各種體內(nèi)研究，以更好地了解黃酮類(lèi)化合物的生物利用度、潛在毒性以及在衰老大腦中靶部位的積累情況?？傊?，與衰老相關(guān)的認(rèn)知能力的下降和記憶障礙近些年來(lái)越來(lái)越受到人們的關(guān)注，對(duì)于改善記憶和緩解認(rèn)知衰退的治療費(fèi)用逐年遞增，如果能從飲食上通過(guò)黃酮類(lèi)化合物的攝入來(lái)對(duì)這些神經(jīng)退行性疾病進(jìn)行干預(yù)治療，將節(jié)約一筆不小的開(kāi)支，這也將成為以后臨床研究的重要方向。