李 冬 王欣笛 郭道宇 劉 昊

（華北理工大學附屬醫(yī)院神經內科，唐山 063000）

1 帕金森病的研究概況

帕金森?。≒arkinson's disease， PD）是一種中樞神經退行性疾病，其特征是大腦中黑質致密的多巴胺神經元丟失以及非多巴胺系統(tǒng)（例如去甲腎上腺素能、血清素能和膽堿能系統(tǒng)）的退化[1]。據統(tǒng)計，我國的PD患者人數已超過250萬。隨著老齡化問題日趨嚴重，預計到2030年，我國的PD患者將激增至500萬人左右，其數量將占全球一半以上。PD的高發(fā)給中國社會帶來了沉重的經濟負擔和社會發(fā)展壓力。PD通?？梢酝ㄟ^多巴胺替代療法[如左旋多巴，多巴胺受體激動劑和單胺氧化酶B（MAOB）抑制劑]來緩解運動遲緩、僵硬和靜息性震顫等運動癥狀[2]。然而，PD晚期由多巴胺和非多巴胺系統(tǒng)退化產生的非運動癥狀，如抑郁癥、癡呆、睡眠異常和自主神經功能衰竭，仍缺乏有效的治療 方法。

目前，科研人員主要通過研究神經毒素誘導的PD嚙齒類動物或者神經細胞模型來了解PD發(fā)病機制。其中，基于神經毒素誘導的PD鼠類模型的研究數據最為豐富。通過體外和體內誘導PD發(fā)生最常見的3種神經毒素為6-羥基多巴胺（6-OHDA）、1-甲基-4-苯基-1，2，3，6-四氫吡啶（MPTP）和魚藤酮。此外，神經毒性模型可以作為評估PD對癥治療的功效和副作用的工具，并為開發(fā)新的藥物提供了理論基礎。例如，研究人員通過研究MPTP的PD鼠類模型，開發(fā)了抗PD藥物selegiline（一種MAOB抑制劑）和金剛烷胺，一種 N-甲基-D-天門冬氨酸受體（N-methyl-D-aspartate receptor，NMDA受體）的選擇性拮抗劑[3]。

通過使用以下常規(guī)字符串搜索Google學術數據庫：（“人參皂苷”和“6-OHDA”或“甲基多碘化碘（MPP+）”或“MPTP”或“魚藤酮”），截止2019年10月12日共產生了205篇相關文章。筆者綜述了近20年內的人參皂苷的相關研究（表1），總結了人參皂苷Rg1、Rb1、Rd和Re對神經毒性PD模型的主要生物學作用機制。

表1 人參提取物研究神經毒素（6-OHDA、MPTP/MPP+和魚藤酮等）誘導的PD 模型相關文獻調查

2 人參皂苷的研究概況

傳統(tǒng)草藥中的某些天然萜烯（主要是二萜和三萜）對神經毒性模型具有神經保護作用，如來自銀杏的二萜銀杏內酯B，來自人參的人參皂苷等。而且，人參皂苷的抗PD活性已得到廣泛研究。研究表明，人參皂苷可以減少神經毒的攝入，降低興奮性毒性以及抗氧化[25]。人參皂苷是三萜皂苷，不同的人參皂苷具有相似的化學結構，都含有由17個碳原子排列成4個環(huán)的類固醇。根據糖苷基架構的不同將人參皂苷可以大致分為2組：達瑪烷型和齊墩果烷型。人參皂苷被命名為“Rx”，其中“R”代表根，“x”以字母順序描述色譜極性，例如，Ra是極性最小的化合物，并且Rb比Ra極性更大。目前，已有60多種已知的人參皂苷被發(fā)現[26]，且每種都有獨特的藥用功能，主要為2類：①原人參二醇（PPD）包括人參皂苷Ra1、Ra2、Rb1、Rb2、Rb3、Rc、Rd、Rg3和Rh2等；②原人參三醇型皂苷（PPT）包括人參皂苷Re、Rg1、Rg2、Rf和Rh1等。PPT中和PPD的之間的差異是羧基在C-6位中的PPD。

現著重總結了人參皂苷Rg1、Rb1、Rd和Re（圖1）對神經毒性PD模型的作用機制。

2.1 人參皂苷Rg1

圖1 人參皂苷Rg1、 Re、 Rb1 和Rd 的化學結構

研究表明，人參皂苷Rg1（圖1）對谷氨酸應激的中腦多巴胺細胞有正向刺激作用，人參皂苷Rg1可通過抑制氧化應激來減輕多巴胺誘導的細胞凋亡[4，6]，并通過抑制細胞中的NF-κB活化來防止H2O2誘導的細胞凋亡。在PD小鼠模型研究中，人參皂苷Rg1對MPTP誘導小鼠的黑質神經元凋亡具有保護作用，主要通過調節(jié)鐵轉運蛋白降低黑質鐵水平，并對脂多糖（LPS）誘導的小膠質細胞的生長具有抑制作 用[27]。在PD大鼠模型研究中，人參皂苷Rg1可通過激活胰島素生長因子-I受體信號通路，對去卵巢PD大鼠的多巴胺神經元可以起到保護作用。

中樞神經系統(tǒng)的抗炎活性被認為在PD防治中起有益作用[28]。鑒于此，Gao等[14]報道，人參皂苷Rg1可抑制MPTP誘導的PD小鼠體內COX-2表達。人參皂苷Rg1可有效阻止黑質區(qū)SN磷酸化而干擾JNK信號通路，使其不能上調COX-2表達，黑質區(qū)COX-2免疫陽性細胞減少，同時TH+神經元缺失明顯減少，從而降低黑質區(qū)COX-2介導的炎癥反應及其誘導的細胞凋亡，使SN多巴胺神經元免于MPTP誘導的損傷，最終使該PD模型小鼠運動功能障礙得到改善[9]。然而，人參皂苷Rg1對于PD模型中腦黑質COX-2表達抑制的機制尚沒有統(tǒng)一的結論，但主要與P38信號通路及JNK信號通路有關，最終結果均為降低黑質區(qū)COX-2介導的炎癥反應及其誘導的細胞凋亡[29]。

人參皂苷Rg1不僅對MPTP/MPP+誘導的PD小鼠模型具有保護多巴胺神經元的作用，而且可以對抗6-OHDA的毒性作用[11]。人參皂苷Rg1可明顯抑制6-OHDA引起黑質TH+神經元數量和TH（+）基因表達的減少行為，其內在機制在于人參皂苷Rg1能有效激活PI3K/Akt通路及細胞外調節(jié)蛋白激酶（ERK）信號通路。進一步研究表明，人參皂 苷Rg1保護PD中腦SN多巴胺神經元的分子機制是在一定程度上阻止PD模型小鼠中腦SN磷酸化及由此引發(fā)的細胞凋亡[14]。

綜上所述，人參皂苷Rg1的神經保護作用機制可能包括拮抗氧化應激反應、降低鐵離子水平、減少TH（+）磷酸化、阻斷JNK/SAPK和NF-κB信號通路、激活PI3K/Akt和ERK信號通路，以及通過IGF-IR和ER 2條途徑保護多巴胺神經元。因此，保護多巴胺神經元的信號通路可能不僅是一條，而是有多條通路參與其中，并且相互交叉，共同發(fā)揮作用。

2.2 人參皂苷Rb1

人參皂苷 Rb1（圖1）是人參中最豐富、最重要的成分之一，已被證明對人體具有多種有益作用，包括對中樞神經系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)的影響以及抗腫瘤活性[33]。這些作用和細胞的抗氧化應激，調節(jié)自噬過程和抑制細胞凋亡和線粒體功能密切相關。

氧化應激可使細胞中產生過量氧自由基，且自由基的濃度與各種疾病有關。 活性氧（ROS）是包含由氧化系統(tǒng)產生的活性氧官能團的化合物，包括含氧自由基、無氧非自由基衍生物和氫過氧化物。正常產生的ROS可被細胞中豐富的內源性抗氧化劑清除。過量的ROS則會導致氧化損傷，繼而引起諸如神經退行性疾病、癌癥、心血管疾病和代謝性疾病之類的疾病。清除過量ROS是線粒體最為重要的功能之一。人參皂苷Rb1直接減少ROS的過量產生，保護其免受線粒體功能障礙的困擾，并恢復細胞氧化還原酶的平衡。此外，人參皂苷Rb1可以減少細胞中過量的超氧陰離子產生并恢復線粒體膜電位[31]。人參皂苷Rb1不僅可以保護氧化還原酶，也可清除ROS。研究顯示[32]，人參皂苷Rb1可激活體外培養(yǎng)的多巴胺細胞Gβ1/PI3K/Akt-Nrf2信號通路，抑制6-OHDA誘導的氧化損傷，從而保護細胞免受氧化應激。并且，用Rb1 預處理 SH-SY5Y細胞可顯著降低6-OHDA誘導的 caspase-3的激活和隨后的細胞凋亡[32]。研究人員通過比較3種不同人參皂苷（Rg1、Rg3、Rb1）對α-突觸核蛋白的保護作用，顯示只有人參皂苷Rb1減輕PD小鼠的行為障礙，防止多巴胺神經元死亡，并抑制α-突觸核蛋白表達和星形膠質細胞增生[33]。因此，人參皂苷Rb1可以被用作防治PD的藥物之一。

MPP+是一種神經毒性化合物，可抑制多巴胺細胞的生長，并抑制神經元突觸的生長。當小鼠暴露于MPP+時，多巴胺細胞開始死亡，神經元突觸長度縮短，除此之外，免疫陽性酪氨酸羥化酶水平也會減少[20]。盡管人參皂苷不能完全防止多巴胺細胞和神經元的丟失，但是人參皂苷Rb1通過刺激神經元突觸的生長以及恢復線粒體膜電位以抑制Ca2+過量攝入，從而顯著提高了多巴胺細胞存活率。因此，研究人員普遍認為人參皂苷Rb1具有神經保護作用[15，30]。通過PC12細胞MPP+毒素誘導凋亡實驗顯示，人參皂苷Rb1預處理后可以有效抑制caspase-3和激活抗凋亡Bcl-2途徑，這種抗凋亡活性是通過刺激雌激素受體基因的表達以及去磷酸化作用的結果[34]。

綜上所述，人參皂苷Rb1可以通過多種方式保護神經元，如通過相關的代謝酶促進線粒體能量的轉化和產生；抑制細胞內ROS的產生和積累；增強抗氧化酶的活性；抑制氧化酶的活性；維持線粒體膜電位穩(wěn)定，抑制神經毒素的吸收。

2.3 人參皂苷Rd 的研究現狀

臨床和實驗證據表明，人參皂苷Rd的神經保護作用與其抗炎作用有關。經過人參皂苷Rd預處理的多巴胺神經元在CCl4毒素誘導后，其抗炎能力和對照組相比有明顯的增強[35]。利用CCl4對多巴胺神經元進行變性誘導可以導致神經元細胞的凋亡，經過人參皂苷Rd預處理后可顯著保留多巴胺神經元中TH+神經元的數量。同時，在PD模型中，由小膠質細胞活化引起的細胞神經因子炎性變化可導致神經元死亡，實驗中，多巴胺神經元的神經炎癥可通過LPS暴露引起。在中腦原代培養(yǎng)中，LPS（100 μg/mL）會導致30%～50%的樹突消失，核周膜改變，細胞萎縮和TH+神經元丟失。人參皂苷Rd可被用來抵抗LPS神經變性[35]。LPS的細胞死亡以及人參皂苷Rd的神經保護作用對多巴胺神經元沒有選擇性，人參皂苷Rd的抗炎作用同樣可以通過減少NO生成和前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2）合成來證明，且iNOS活性和PGE2濃度增加呈劑量依賴性。因此，人參皂苷Rd的保護機制可能與iNOS活性改變和COX-2表達有關[35]。據報道，人參皂苷Rd還可以對海藻酸誘導的小鼠神經元起到保護作用[36]。

2.4 人參皂苷Re的研究現狀

最新研究表明，人參化合物可以預防MTPT誘導的PD小鼠模型中SN神經元凋亡[37]。經過人參皂苷Re預處理后，MPTP模型組可增強Bcl-2蛋白和Bcl-2 mRNA的表達，并增加TH+神經元數量。人參皂苷Re與人參皂苷Rb1、Rb3、Rg1等均有不同程度抗氧化和清除自由基的作用，人參皂苷Re還可通過調節(jié)腦內單胺類遞質合成與代謝而達到抗氧化應激的作用，也具有治療PD的作用。同時，人參皂苷Re具有保護黑質多巴胺神經元形態(tài)和功能的作用，可能主要通過抑制MAOB的活性，影響多巴胺的降解代謝。人參皂苷Re可以逆轉MPTP導致的紋狀體多巴胺和HVA含量的升高，防止黑質致密部膠質細胞的增生。星形膠質細胞合成并分泌的膠質細胞源性神經生長因子（GDNF）可促進中腦多巴胺神經元的存活，推測人參皂苷Re減輕多巴胺神經元損傷的作用可能與此有關。人參皂苷Re通過增強PD小鼠紋狀體內強啡肽蛋白和前強啡肽mRNA的表達，抑制前腦啡肽mRNA的表達，抑制小膠質細胞的激活，進而使受損的多巴胺神經元功能恢復。人參皂苷Re可以逆轉PD小鼠多巴胺神經元凋亡一系列調控基因和蛋白的異常表達來實現多巴胺神經元的保護作用，如減少iNOS，從而減少NO的生成；下調PD小鼠黑質部促凋亡蛋白P53的表達；上調PD小鼠黑質致密部Bcl-2蛋白和Bcl-2 mRNA表達；下調Bax蛋白、Bax mRNA表達；抑制caspase-3的激活等，這些機制與人參皂苷Rg1保護神經細胞的作用類似[24]。此外，人參皂苷Re通過增加基底神經節(jié)中重要亞區(qū)新紋狀體投射神經元和黑質網狀部中間神經元γ-氨基丁酸的表達，調節(jié)皮層基底神經節(jié)丘腦環(huán)路的興奮抑制平衡而發(fā)揮抗PD作用。此外，另一項最新研究表明[25]，人參皂苷Re能夠通過恢復最佳NO信號轉導而提高伴侶蛋白LRPPRC、Hsp90和Hsp60的表達水平，從而挽救并抵消多巴胺細胞系中特定的線粒體復合物Ⅳ缺陷。然而，人參皂苷Re調控的體內多巴胺變性的確切藥理機制仍有待進一步驗證。

綜上所述，通過檢索和分析相關文獻表明，人參皂苷（Rg1、Rb1、Rd和Re）已被證明具有多種抗PD的活性，但是仍需要進行深入的系統(tǒng)研究其在PD中的作用及其分子機制，為人參皂苷的推廣應用提供基礎的藥效學依據。