抗晶晶,崔 寧

(黃河科技學(xué)院醫(yī)學(xué)院,河南 鄭州 450063)

阿爾茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)是一種漸進性神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病,是老年癡呆的主要類型[1]. 據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計,截至2018年9月,全世界AD患者約5 000萬,醫(yī)療消耗超過10 000億美元. 流行病學(xué)和病理學(xué)資料顯示,老年人中AD和腦血管疾病共存現(xiàn)象十分常見[2],兩者已成為嚴重威脅老年人身體健康的疾病. 目前多個假說試圖闡明AD病因:如β淀粉樣蛋白(β-amyloid,Aβ)級聯(lián)假說、Tau蛋白過度磷酸化假說、神經(jīng)炎癥反應(yīng)等,盡管AD的發(fā)病機制仍未完全清楚,但可以確定的是,有多種因素參與其中,傳統(tǒng)的西藥無法達到多方面、多角度作用的目的,因此,從傳統(tǒng)中藥中提取活性成分用于AD的治療尤為必要.

吳茱萸為蕓香科植物吳茱萸Euodiarutaecarpa的干燥近成熟果實,始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》,具有溫中養(yǎng)肝、祛痰消積的效果,現(xiàn)代研究表明,吳茱萸的主要藥理成分為吳茱萸堿(Evodiamine,ED)、去氫吳茱萸堿(Dehydroevodiamine,DHED)、吳茱萸內(nèi)酯等[3],其中,ED和DHED的藥理活性相似,對中樞神經(jīng)系統(tǒng)都具有較好的保護功能,可通過多條途徑作用于AD的發(fā)生發(fā)展進程. 本文對ED和DHED這兩種吳茱萸堿類化合物對AD及腦血管疾病的藥理作用新進展予以綜述,為研究與開發(fā)以吳茱萸堿類化合物為原料的神經(jīng)疾病保護新藥提供參考.

1 吳茱萸堿類化合物對阿爾茨海默病的藥理作用

AD的主要臨床表現(xiàn)為學(xué)習記憶功能下降和認知功能缺陷,主要病理學(xué)特征為Aβ大量沉積導(dǎo)致的老年斑形成和細胞內(nèi)Tau蛋白過度磷酸化導(dǎo)致的神經(jīng)纖維大量纏結(jié)[4]. 目前大量研究通過多種方式構(gòu)建AD模型小鼠,使模型小鼠表現(xiàn)出AD的主要臨床表現(xiàn)和病理學(xué)特征,進而探究吳茱萸堿類化合物對AD的神經(jīng)保護功能及作用機制.

1.1 修復(fù)記憶和認知功能損傷

Morris水迷宮實驗是一種用于研究動物空間記憶認知功能,有效檢驗AD藥物效果的實驗方法. 在以ICV(側(cè)腦室)顯微注射Aβ1-40誘導(dǎo)構(gòu)建的AD小鼠模型中,韓兆豐等[5]發(fā)現(xiàn),造模7 d后,灌胃給藥ED(50 mg/kg、100 mg/kg、200 mg/kg),1次/d,連續(xù)給藥21 d后,AD模型小鼠海馬組織中p53和p-p53蛋白表達下降,神經(jīng)細胞凋亡率明顯降低,同時水迷宮定位航行平均潛伏期縮短,表明吳茱萸堿通過抑制海馬神經(jīng)細胞凋亡的發(fā)生,保護小鼠腦組織,修復(fù)AD小鼠記憶和認知功能損傷. Yuan等[6]通過在小鼠體內(nèi)表達突變的淀粉樣前體蛋白和早老素蛋白1基因(APPswe/PS1ΔE9)和老化促進小鼠基因(SAMP8)模擬AD的臨床表現(xiàn),水迷宮實驗顯示,口服ED(100 mg/kg)28 d后,轉(zhuǎn)基因AD小鼠的學(xué)習記憶功能損傷顯著減輕,此外,PET/CT掃描圖像分析結(jié)果表明,ED還可增加小鼠腦部組織對葡萄糖的攝取代謝,提示ED可能通過改善小鼠腦部能量代謝障礙,進而緩解 APPswe/PSΔE9和SAMP8小鼠的學(xué)習記憶損傷,值得注意的是,ED(100 mg/kg)對AD模型小鼠的保護作用甚至優(yōu)于陽性藥物安理申(2 mg/kg). 王冬梅等[7]同樣觀察到口服ED(100 mg/kg)能改善APPswe/PSΔE9轉(zhuǎn)基因AD模型小鼠的學(xué)習記憶能力,進一步證實了此結(jié)果. 此后,Wang等[8]又在經(jīng)腦室注射鏈霉素(ICV-STZ)誘導(dǎo)的實驗性AD模型小鼠中,觀察ED的神經(jīng)保護作用,研究數(shù)據(jù)表明,口服ED(50 mg/kg、100 mg/kg),1次/d,連續(xù)給藥21 d后,AD模型小鼠對新目標的識別能力和水迷宮實驗評分均有所提高. 在D半乳糖和三氯化鋁誘導(dǎo)的A D小鼠模型中,ED(40 mg/kg)同樣顯示出類似效果[9].

除ED外,口服DHED(10 mg/kg)在東莨菪堿誘導(dǎo)的記憶損傷模型中,也表現(xiàn)出其對模型小鼠記憶損傷癥狀的改善作用,作用效果接近AD常用藥多奈哌齊(1 mg/kg)[10]. 如果經(jīng)腹腔注射途徑給藥,0.5 mg/kg DHED即可明顯緩解APP695轉(zhuǎn)基因AD小鼠的記憶損傷癥狀[11]. 綜上,ED和DHED均可改善AD小鼠的記憶認知功能損傷.

1.2 拮抗Aβ沉積

Aβ級聯(lián)假說被認為是AD發(fā)病機制假說之一,該機制認為Aβ在腦組織內(nèi)沉積會導(dǎo)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. 大腦皮質(zhì)中Aβ42水平上升,血清中Aβ42水平下降,是AD小鼠的典型癥狀. 研究表明,口服ED(40 mg/kg)42 d能夠有效減少D半乳糖和三氯化鋁誘導(dǎo)的AD小鼠腦組織中Aβ42的沉積,提高血清中的Aβ42水平,增強血清和腦組織中超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSh-PX)等氧化相關(guān)酶的活性,緩解AD小鼠的氧化壓力[9]. Shin等[11]通過在Tg2576小鼠中表達突變的APP 695基因,構(gòu)建轉(zhuǎn)基因AD小鼠模型,經(jīng)腹腔注射途徑連續(xù)4個月給予小鼠DHED(0.5 mg/kg),發(fā)現(xiàn)模型小鼠大腦皮層中可溶性的Aβ40、Aβ42水平下降,機制實驗表明,DHED可劑量依賴性地抑制β分泌酶的活性,而β分泌酶跟Aβ的產(chǎn)生及神經(jīng)炎斑塊的形成有關(guān),提示DHED可能作為一種β分泌酶的抑制劑,拮抗模型小鼠腦組織中Aβ沉積,進而緩解AD小鼠的多種癥狀. 此外,有學(xué)者向小鼠腦組織注入Aβ1-42,觀察到小鼠出現(xiàn)空間記憶損傷等AD小鼠的典型癥狀,這從側(cè)面證實了Aβ沉積在AD發(fā)生發(fā)展過程中的作用,而DHED(10 mg/kg)可顯著改善AD小鼠的記憶損傷癥狀,減輕Aβ誘導(dǎo)產(chǎn)生的神經(jīng)毒性和氧化壓力[10]. 以上實驗表明,ED和DHED對AD小鼠的保護作用,與其拮抗腦組織內(nèi)Aβ的沉積有關(guān).

1.3 抑制Tau蛋白過度磷酸化

研究發(fā)現(xiàn),Tau蛋白在AD患者腦內(nèi)出現(xiàn)過度磷酸化,失去其維持神經(jīng)細胞穩(wěn)定的作用,最終引起神經(jīng)纖維纏結(jié)[12]. 磷酸酯酶2A(PP-2A)可使Tau蛋白在Ser199/202位點發(fā)生去磷酸化,誘癌素A是一種PP-2A抑制劑,能導(dǎo)致小鼠腦組織Tau蛋白過度磷酸化. Fang等[13]以具有新陳代謝活性的鼠腦切片為研究對象,發(fā)現(xiàn)預(yù)敷DHED(10～200 μmol/L)1 h,可減弱誘癌素A誘導(dǎo)的Tau蛋白在Ser199/202等AD相關(guān)位點的過磷酸化,進一步研究發(fā)現(xiàn),DHED是通過拮抗誘癌素A對PP-2A活性的抑制作用,達到抑制Tau蛋白過度磷酸化效果的. Tau蛋白在體外被磷酸酯酶去磷酸化的結(jié)果提示,AD腦損傷可能是可逆的. 此外,已有研究表明,糖原合成酶激酶3(GSK-3)的過度激活可導(dǎo)致Tau蛋白的過磷酸化,Peng等[14]研究顯示,提前一周經(jīng)尾靜脈給小鼠注射DHED(6.25、12.5 mg/kg),可有效抑制小鼠海馬區(qū)GSK-3的過度活化,對抗Tau蛋白在多個AD相關(guān)位點的過磷酸化,改善AD小鼠的空間記憶損傷. 以上研究顯示,DHED對AD的保護功能與其抑制Tau蛋白過度磷酸化存在緊密關(guān)聯(lián).

1.4 抑制膠質(zhì)細胞的活化和炎癥介質(zhì)的釋放

膠質(zhì)細胞活化和神經(jīng)炎癥是神經(jīng)病理學(xué)的主要特征,研究表明,小膠質(zhì)細胞活化介導(dǎo)的慢性炎癥參與AD的病理過程,如何減輕神經(jīng)炎癥損傷成為治療AD的一條重要途徑. 孫文蕾[15]通過向SD大鼠雙側(cè)海馬區(qū)注射Aβ1-42建立AD模型,一周后,模型組大鼠海馬區(qū)小膠質(zhì)細胞大量活化,且 HMGB1、TLR4及NF-κB蛋白表達水平上升,說明 HMGB1、TLR4及NF-κB蛋白參與AD中炎癥反應(yīng)過程,采用灌胃方式給予大鼠ED(100 mg/kg),喂養(yǎng)21 d,可改善AD大鼠的學(xué)習記憶能力,修復(fù)病理損傷,抑制HMGB1/TLR4/NF-κB炎癥相關(guān)信號通路. Wang等[8]探索ED的神經(jīng)保護機制,發(fā)現(xiàn)ED可抑制小鼠海馬區(qū)小膠質(zhì)細胞的活化,減少TNF-α、IL-1β、IL-6等炎癥介質(zhì)的釋放,進一步實驗結(jié)果提示,ED是通過抑制AKT/GSK-3β/NF-κB信號通路,減輕小鼠神經(jīng)炎癥反應(yīng),起到對AD小鼠的保護作用的. 此外,ED在APPswe/PSΔE9轉(zhuǎn)基因小鼠中,同樣可抑制TNF-α、IL-1β、IL-6、COX-2等炎癥因子的表達,進而緩解APPswe/PSΔE9小鼠的學(xué)習記憶損傷[6]. 以上結(jié)果表明,抑制膠質(zhì)細胞的活化和炎癥介質(zhì)的釋放是ED保護AD小鼠的途徑之一.

1.5 對離體神經(jīng)元細胞的保護作用

除大量動物在體實驗?zāi)Ｐ屯?還有學(xué)者通過構(gòu)建體外細胞模型,觀察ED對AD相關(guān)細胞的影響,以明確ED對AD的保護作用. 在L型谷氨酸誘導(dǎo)的小鼠海馬神經(jīng)元細胞系HT22細胞中,提前3 h加入ED(20 μmol/L)進行預(yù)處理,能使HT22細胞的凋亡率從23.3%降至12.2%,細胞的生存能力明顯提升[9]. ED對離體神經(jīng)元細胞的保護作用從另一方面驗證了ED對AD的保護作用.

以上在體離體實驗均表明吳茱萸堿類化合物對AD具有保護功能,總結(jié)見表1.

2 吳茱萸堿類化合物對腦血管疾病的藥理作用

2.1 對缺血性腦損傷的保護作用

炎癥損傷是缺血性腦血管病的重要病理機制,抑制過度炎癥反應(yīng)是減輕缺血性腦損傷的新途徑. Zhao等[16]采用改良Longa線栓法成功建立小鼠大腦中動脈閉塞(pMCAO)模型,探索ED對缺血性腦損傷的保護作用,結(jié)果顯示,術(shù)前3 d給予ED(50 mg/kg、100 mg/kg)灌胃干預(yù)后,pMCAO小鼠的神經(jīng)功能行為學(xué)評分得到改善,腦組織含水量降低,腦梗死體積減少,探索機制發(fā)現(xiàn),ED可上調(diào)p-Akt、p-GSK3的表達水平,同時降低NF-κB的積累,提示ED對缺血性腦損傷小鼠的保護作用與其抑制pMCAO小鼠腦組織中炎癥反應(yīng)有關(guān). 此外,ED也可上調(diào)缺血后腦組織內(nèi)claudin-5的表達,改善pMCAO小鼠的血腦屏障,這可能也是ED腦保護作用的機制之一. 越來越多的數(shù)據(jù)顯示,自噬能夠保護神經(jīng)元免受缺血引起的細胞死亡,有學(xué)者以人類星形膠質(zhì)細胞U87-MG為研究對象,發(fā)現(xiàn)ED可通過匯集細胞外鈣離子,激活JNK通路誘導(dǎo)的細胞保護性自噬,這為缺血性腦卒中的治療提供了新的選擇[17].

2.2 拮抗動脈粥樣硬化的發(fā)生

動脈粥樣硬化(AS)是腦梗死等腦血管病發(fā)生的主要原因,血脂代謝異常為AS的病變基礎(chǔ). 任妮娜等[18]以高脂飼料喂養(yǎng)SD大鼠4周建立AS模型,造模成功后,給予ED(10 mg/kg、25 mg/kg、40 mg/kg)灌胃治療,3周后,HE染色見ED治療組大鼠肝組織及主動脈弓組織炎癥細胞浸潤及脂肪變性較模型組明顯減輕,與此同時,ED可提高AS大鼠血清中HDL含量,降低TC、TG、LDL水平,以上指標均證實ED的抗AS作用. 隨后,學(xué)者從氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)及NLRP3炎性小體(caspase-1)方面觀察其在加速AS形成中的作用和ED的干預(yù)效果,結(jié)果顯示,ED可降低血清中ox-LDL、caspase-1含量,提示ED通過抗炎抗氧化途徑發(fā)揮抗AS作用. 此外,Wei等[19]以載脂蛋白E缺陷(ApoE(-/-))鼠作為AS模型鼠,發(fā)現(xiàn)慢性給予ED(10 mg/kg)治療,能夠減輕AS模型鼠的高脂血癥狀和肝臟脂肪變性,增強肝臟的膽固醇清除能力,減少模型鼠AS損傷. 以上結(jié)果提示,ED具有抗動脈粥樣硬化的作用,可降低機體發(fā)生腦血管疾病的幾率.

3 未來研究展望

目前,我國已進入老齡化社會,對于老年人來說,維持正常認知功能是高質(zhì)量生活的保證. 在老年人群體中,損害認知功能最常見的疾病是AD和腦血管疾病. 大量的實驗證實,作為中藥吳茱萸的主要藥理活性成分,ED和DHED能夠通過修復(fù)記憶和認知功能損傷、拮抗Aβ沉積、抑制Tau蛋白過度磷酸化、抑制膠質(zhì)細胞的活化和炎癥介質(zhì)的釋放等神經(jīng)保護功能來有效減緩AD的發(fā)生發(fā)展進程. 此外,ED還具有減輕缺血性腦損傷、拮抗動脈粥樣硬化的發(fā)生等腦血管疾病保護作用. 臨床研究和實驗研究結(jié)果顯示[20],AD和腦血管疾病在病因?qū)W和病理學(xué)方面存在許多重疊,大部分散發(fā)性AD也是一種腦血管源性疾病,對腦血管疾病的治療也可延緩AD的發(fā)生發(fā)展進程. ED對AD和腦血管疾病的雙重防治作用為此觀點提供了一定的證據(jù). 盡管已有大量吳茱萸堿類化合物的基礎(chǔ)研究,還需要在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上進行更多的臨床應(yīng)用實驗,為其將來作為治療AD和腦血管疾病的有效藥物提供充足的科學(xué)依據(jù).