安迎鳳 李根林 吳宿慧 李寒冰

(河南中醫(yī)藥大學(xué) 河南省仲景方藥健康衰老產(chǎn)業(yè)工程研究中心，河南 鄭州 450046)

肉桂為樟科植物肉桂的干燥樹皮，為傳統(tǒng)溫里藥，肉桂之名首見于《唐本草》。在《神農(nóng)本草經(jīng)》中列為上品〔1〕，有“主上氣咳逆，結(jié)氣，喉痹吐吸，利關(guān)節(jié)，補(bǔ)中益氣，久服通神，輕身不老”之說。主產(chǎn)于我國(guó)廣東、廣西省及越南、緬甸等地〔2〕，肉桂作為藥食兩用的特色中藥，素有“南桂北參”之說。由于其具有顯著的生物活性，被多個(gè)國(guó)家稱為保健產(chǎn)品。臨床常用于骨質(zhì)疏松〔3〕、生殖系統(tǒng)〔4〕、代謝綜合征〔5〕、腫瘤〔6〕、心血管〔7〕、神經(jīng)系統(tǒng)疾病〔8，9〕等的治療。

肉桂中化學(xué)成分類型眾多，包括揮發(fā)油、酚酸類、黃烷醇類、木脂素類、香豆素類、萜類、多糖類等〔10，11〕。其中肉桂醛(TCA)為肉桂的主要活性成分，具有抗氧化〔12〕、抗炎癥〔13〕、抗菌〔14，15〕、抗腫瘤活性〔16，17〕、降糖〔18，19〕、降脂〔20〕、神經(jīng)保護(hù)和增強(qiáng)記憶〔21〕等藥理活性，也是《中國(guó)藥典》規(guī)定的指標(biāo)性成分〔22〕。TCA通過氧化轉(zhuǎn)化為肉桂酸，在肝臟中，肉桂酸被氧化成苯甲酸鈉(NaB)，主要以鈉鹽或苯甲酰輔酶A的形式存在〔23〕。TCA被美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局(PDA)和歐洲食品安全局(EFSA)批準(zhǔn)為安全的天然成分(每日攝入量為1.25 mg/kg體重)〔24〕。

神經(jīng)退行性疾病是一類進(jìn)行性發(fā)病，可致殘，嚴(yán)重可致死的復(fù)雜疾病。如阿爾茨海默病(AD)、帕金森病(PD)、多發(fā)性硬化(MS)、亨廷頓病(HD)、肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化(ALS)和弗里德賴希共濟(jì)失調(diào)(FRDA)等。這些疾病多見于老年人，主要癥狀有記憶功能障礙、運(yùn)動(dòng)障礙及認(rèn)知缺陷等〔25〕。

近年來，大量研究表明，肉桂及其有效成分在神經(jīng)退行性疾病的預(yù)防和治療方面有良好的前景。本文就肉桂及其有效成分在這一領(lǐng)域的作用進(jìn)行綜述，為其進(jìn)一步研究和應(yīng)用提供參考。

1 肉桂對(duì)抑制Tau蛋白異常磷酸化的影響

Tau蛋白是神經(jīng)細(xì)胞中含量最高的微管相關(guān)細(xì)胞骨架蛋白，它可與微管蛋白結(jié)合促進(jìn)其聚合形成微管，穩(wěn)定微管，降低微管蛋白分子的解離。然而Tau蛋白過度磷酸化后會(huì)導(dǎo)致微管的結(jié)構(gòu)破壞和功能紊亂，其神經(jīng)元微管解體，形成神經(jīng)原纖維纏結(jié)(NFTs)，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞功能喪失〔26〕。有研究表明Tau蛋白過度磷酸化在AD起病與發(fā)展過程中具有非常關(guān)鍵的作用，AD患者腦內(nèi)Tau蛋白過度磷酸化水平異常高〔27〕。

Peterson等〔28〕研究發(fā)現(xiàn)，在體外實(shí)驗(yàn)中，利用濁度測(cè)量、硫黃素(Th)T熒光、透射電子顯微鏡和離心等方法監(jiān)測(cè)Tau187的聚集，結(jié)果顯示肉桂提取物能促進(jìn)重組Tau纖維的完全分解，并導(dǎo)致AD從腦分離的成對(duì)螺旋纖維形態(tài)發(fā)生實(shí)質(zhì)性改變。George等〔29〕研究同樣表明肉桂化合物可以防止AD中的Tau蛋白聚集。

2 肉桂對(duì)抑制β-淀粉樣蛋白(Aβ)聚集的影響

Aβ是由淀粉樣前體蛋白(APP)經(jīng)β和γ分泌酶的蛋白水解作用產(chǎn)生〔30〕，異常APP加工和神經(jīng)毒性Aβ片段的釋放導(dǎo)致Aβ聚集成為低聚物并聚合形成原纖維，原纖維聚集在一起形成淀粉樣斑塊，從而阻礙突觸傳遞，激活炎性反應(yīng)和破壞神經(jīng)元代謝，導(dǎo)致神經(jīng)元死亡。因此Aβ沉積被認(rèn)為是AD發(fā)病的主要機(jī)制〔31〕。

在體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)用APP-pcDNA 3.1載體穩(wěn)定轉(zhuǎn)染中國(guó)倉(cāng)鼠卵巢細(xì)胞(CHO)生成APP-CHO細(xì)胞，通過酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)測(cè)定，肉桂提取物可有效降低APP-CHO細(xì)胞中Aβ40的產(chǎn)生，對(duì)肉桂行柱色譜法和高效液相色譜法(HPLC)分離得到：丁香樹脂酚、木蘭脂素、香豆素、2-羥基肉桂醛、cryptamygin A和3′，5，7-三甲氧基表兒茶素。與二甲基亞砜處理的對(duì)照組相比，4 μg/ml木蘭脂素和cryptamygin A使Aβ40的產(chǎn)生分別減少了50%和60%。此外，用任1種以上化合物處理APP-CHO細(xì)胞均降低β分泌酶和sAPPβ(β分泌酶切割產(chǎn)生的片段)的含量，結(jié)果表明肉桂提取物具有抗Aβ活性的作用〔32〕。Frydman-Marom等〔33〕研究發(fā)現(xiàn)肉桂提取物能顯著抑制Aβ寡聚體的形成并抑制Aβ介導(dǎo)的PC12細(xì)胞的毒性。在轉(zhuǎn)基因黑腹果蠅模型中，與正常喂養(yǎng)果蠅的培養(yǎng)基相比，含有肉桂提取物的培養(yǎng)基中果蠅壽命明顯延長(zhǎng)，為驗(yàn)證這一結(jié)論，本實(shí)驗(yàn)采用AD轉(zhuǎn)基因小鼠模型，連續(xù)灌胃肉桂提取物(100 mg/ml)120 d，并監(jiān)測(cè)認(rèn)知功能的變化及低聚物和斑塊的存在，結(jié)果表明給予肉桂提取物的小鼠Aβ寡聚體和斑塊顯著減少，認(rèn)知行為得到改善。

3 肉桂對(duì)抑制α-突觸核蛋白(Syn)異常聚集的影響

研究表明，α-Syn參與構(gòu)成了多種神經(jīng)退行性疾病胞質(zhì)包涵體的成分，在神經(jīng)細(xì)胞突觸中釋放神經(jīng)遞質(zhì)多巴胺中起關(guān)鍵作用〔34〕。在生理情況下，α-Syn可以維護(hù)突觸傳遞神經(jīng)沖動(dòng)的功能，參與調(diào)節(jié)多巴胺的生物合成，同時(shí)對(duì)神經(jīng)細(xì)胞具有保護(hù)功能，如對(duì)抗異常蛋白聚集并促進(jìn)其降解等。在有外界損傷的條件下，聚集成人神經(jīng)細(xì)胞中的原纖維，損害神經(jīng)細(xì)胞，從而導(dǎo)致典型的PD臨床癥狀，如肌肉震顫等〔35〕。

Shaltiel-Karyo等〔36〕研究發(fā)現(xiàn)，在體外實(shí)驗(yàn)中，通過ThT熒光、透射電子顯微鏡(TEM)等方法，觀察到肉桂提取物(CEppt，100 μmol/L)可以抑制α-Syn原纖維形成和聚集。并采用過表達(dá)人轉(zhuǎn)突變型A53T α-Syn基因的PD黑腹果蠅模型進(jìn)行體內(nèi)實(shí)驗(yàn)，連續(xù)檢測(cè)19 d，發(fā)現(xiàn)CEppt(0.75 mg/ml)可以明顯增強(qiáng)果蠅的飛爬能力。用α-Syn抗體對(duì)果蠅的大腦進(jìn)行免疫熒光染色，分析其腦內(nèi)α-Syn積累情況，發(fā)現(xiàn)用CEppt處理過的果蠅腦內(nèi)的α-Syn聚集物顯著減少。

4 肉桂對(duì)抑制神經(jīng)炎癥的影響

神經(jīng)炎癥是AD、PD和ALS等神經(jīng)退行性疾病的共同發(fā)病機(jī)制。小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞的激活是中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生神經(jīng)炎癥的主要特點(diǎn)，該過程可產(chǎn)生大量的炎癥因子〔如腫瘤壞死因子(TNF)-α、白細(xì)胞介素(IL)-6、IL-8等〕、趨化因子、神經(jīng)調(diào)節(jié)素等，這不僅對(duì)血腦屏障產(chǎn)生了破壞作用，還會(huì)加劇多巴胺能神經(jīng)元的退行性變性、缺失甚至壞死。然而，受損的神經(jīng)元又會(huì)激活更多的小膠質(zhì)細(xì)胞，形成持續(xù)的、不受控制的循環(huán)，加重疾病的進(jìn)程〔37〕。目前，膠質(zhì)細(xì)胞的激活與神經(jīng)損傷之間的關(guān)系尚未明確闡明，但膠質(zhì)細(xì)胞已成為神經(jīng)退行性疾病的研究熱點(diǎn)和治療靶點(diǎn)〔38〕。

炎癥是腦卒中神經(jīng)元損傷的關(guān)鍵危險(xiǎn)因素。Chen等〔39〕采用結(jié)扎小鼠右側(cè)大腦中動(dòng)脈(MCA)和右側(cè)頸總動(dòng)脈(CCA)造腦缺血模型，研究發(fā)現(xiàn)TCA(10～30 mg/kg)能明顯減少腦缺血小鼠的梗死面積，抑制脂多糖(LPS，0.5 μg/ml)誘導(dǎo)小鼠小膠質(zhì)細(xì)胞(BV2)一氧化氮(NO)生成，下調(diào)NO合酶(iNOS)、環(huán)氧合酶(COX)-2和TNF-α基因表達(dá)并抑制核轉(zhuǎn)錄因子(NF)-κB和p53信號(hào)通路，從而抑制神經(jīng)炎癥。在Fu等〔40〕研究中，通過脂多糖(LPS)激活BV2建立體外炎癥損傷模型，研究肉桂及其化合物對(duì)神經(jīng)炎癥的抑制作用，給予TCA干預(yù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)TCA (10 μmol/L)顯著抑制了LPS激活的BV2的NO、TNF-α和IL-1β的生成及NF-κB的激活。Abou El-Ezz等〔41〕采用腹腔注射LPS(0.8 mg/kg)制備神經(jīng)炎癥模型，3 h后腹腔注射給藥TCA(溶入磷酸鹽緩沖液(PBS)50 mg/kg)，連續(xù)7 d，通過Morris水迷宮物體識(shí)別測(cè)試和礦場(chǎng)測(cè)試評(píng)估記憶功能和運(yùn)動(dòng)能力。結(jié)果與空白對(duì)照組相比，TCA組明顯改善了小鼠的空間學(xué)習(xí)和記憶能力，通過ELISA，TCA組明顯抑制LPS誘導(dǎo)的IL-1β的升高。免疫組織化學(xué)結(jié)果顯示，TCA可減少小鼠腦內(nèi)Aβ1～42蛋白的積累。以上研究表明，肉桂在預(yù)防小膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的神經(jīng)炎癥中發(fā)揮積極作用。

5 肉桂抗氧化應(yīng)激的作用

氧化應(yīng)激是由活性氧(ROS)過量產(chǎn)生或代謝不足引起的，被認(rèn)為是神經(jīng)退行性疾病導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞損傷的主要危險(xiǎn)因素〔42〕。正常情況下，細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生防御反應(yīng)和修復(fù)機(jī)制來克服強(qiáng)大的氧化應(yīng)激。然而，在AD，PD等神經(jīng)退行性疾病中，由于抗氧化酶〔包括超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)和過氧化物酶(POD)等〕的活性減弱，抗氧化防御系統(tǒng)不能完全拮抗ROS介導(dǎo)的作用〔43〕。目前，關(guān)于神經(jīng)退行性疾病中導(dǎo)致腦細(xì)胞損傷和死亡的機(jī)制有多種假說，如興奮性氨基酸的神經(jīng)毒性作用、細(xì)胞能量代謝紊亂、自由基或其他反應(yīng)性分子引起的氧化應(yīng)激等〔44〕。

在Modi等〔45〕實(shí)驗(yàn)研究中，給予肉桂粉與0.5%羧甲基纖維素鈉(CMC-Na)混合物(100 μl/d)灌胃2個(gè)月，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明肉桂可以通過降低二氫乙硫胺(DHE)，增加還原型谷胱甘肽(GSH)的水平，抑制轉(zhuǎn)基因AD小鼠模型中海馬體的p21rac(還原型輔酶Ⅱ氧化酶復(fù)合物的一種成分)的活化和氧化應(yīng)激，同時(shí)還可減少海馬體中Aβ沉積，保護(hù)小鼠的記憶和學(xué)習(xí)能力。Liu等〔46〕采用結(jié)扎大鼠雙側(cè)頸總動(dòng)脈的方法造模，給予(2R，3S)-Pinobanksin-3-cinnamate(PNC)5 w后，結(jié)果發(fā)現(xiàn)PNC(10 mg/kg)能顯著降低丙二醛(MDA)水平，增強(qiáng)SOD活性和GSH水平，并降低細(xì)胞色素C的釋放及半胱氨酸天冬氨酸酶(Caspase)的活性。蛋白免疫印跡結(jié)果顯示經(jīng)PNC處理后氧化酶(Nox)1和促凋亡蛋白bax的表達(dá)明顯下降，并顯著改善了血管性癡呆大鼠的行為學(xué)表現(xiàn)。黃宏妙等〔47〕研究發(fā)現(xiàn)肉桂水提液(10、20、30 g/kg)能抑制腦缺血再灌注損傷大鼠羥自由基的產(chǎn)生，提高GSH-Px活性，表明肉桂水提物有抗氧化作用。

6 肉桂對(duì)線粒體障礙的影響

線粒體是細(xì)胞內(nèi)氧化應(yīng)激的源頭和細(xì)胞凋亡的場(chǎng)所，因此保護(hù)線粒體是神經(jīng)保護(hù)的關(guān)鍵。PD的線粒體缺陷最早于1989年在PD患者的腦內(nèi)黑質(zhì)(SN)中被發(fā)現(xiàn)〔48〕，在PD患者的SN中，線粒體復(fù)合物Ⅰ活性明顯降低，并且可以觀察到高水平的線粒體DNA缺失〔49〕。在PD的多巴胺神經(jīng)元中，觀察到過氧化物酶體增殖物激活受體γ共激活因子1α(PGC-1，一種對(duì)線粒體基因表達(dá)很重要的共激活因子)的減少〔50〕。這些數(shù)據(jù)提示PD腦內(nèi)存在線粒體功能和生物發(fā)生缺陷。

線粒體分裂蛋白(Drp1)是控制線粒體分裂和線粒體形態(tài)的關(guān)鍵蛋白〔51〕。在Bai等〔52〕實(shí)驗(yàn)研究中，用定量比色法和細(xì)胞的活力測(cè)定(MTS)法檢測(cè)細(xì)胞的線粒體活性，證實(shí)了與正常人神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞(SH-SY5Y)相比，TCA(100 μmol/L)可以提高細(xì)胞活力約50%，研究發(fā)現(xiàn)TCA可通過調(diào)節(jié)Drp1的表達(dá)，維持線粒體膜電位，促進(jìn)線粒體功能，降低了SH-SY5Y-neo細(xì)胞磷酸化微管相關(guān)蛋白(p-Tau)的水平。有研究報(bào)道肉桂多酚對(duì)線粒體生物能有很強(qiáng)的保護(hù)作用，可保護(hù)線粒體膜電位，改善腦缺血損傷〔53〕。

7 肉桂抑制細(xì)胞凋亡的影響

細(xì)胞凋亡是指為維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，由基因控制的細(xì)胞自主的有序的死亡。細(xì)胞凋亡涉及一系列基因的激活、表達(dá)及調(diào)控等作用，其信號(hào)傳導(dǎo)通路分為外源通路(死亡受體通路)和內(nèi)源通路(線粒體通路)，兩條通路最后都匯集于下游的效應(yīng)caspase，即凋亡蛋白酶caspase的激活，最終誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。在神經(jīng)退行性疾病患者的自噬大腦中，發(fā)現(xiàn)了許多死亡的神經(jīng)元，其中大多數(shù)表現(xiàn)為凋亡的形態(tài)學(xué)特征和促凋亡因子的表達(dá)水平升高，包括caspase、免抗人單克隆抗體(bax)、B淋巴細(xì)胞瘤-2 基因相關(guān)啟動(dòng)子(bad)、B淋巴細(xì)胞瘤基因(bcl)-2、bcl-XL、谷氨酸受體蛋白、前列腺凋亡反應(yīng)因子(Par)-4、p53、端粒酶、蛋白激酶C、鈣離子結(jié)合蛋白等信號(hào)均可引起神經(jīng)元凋亡〔54〕。

神經(jīng)細(xì)胞凋亡會(huì)損害機(jī)體的學(xué)習(xí)記憶功能，并參與神經(jīng)退行性相關(guān)疾病。Lv等〔55〕采用大鼠腎上腺嗜鉻細(xì)胞瘤(PC12)作為神經(jīng)元樣細(xì)胞模型，該細(xì)胞系一直被應(yīng)用于神經(jīng)退行性疾病的研究，研究發(fā)現(xiàn)TCA(5、10、20 μmol/L)可阻斷線粒體細(xì)胞色素C的釋放，改善谷氨酸誘導(dǎo)的caspase-3和caspase-9的活化，從而抑制細(xì)胞凋亡。也有研究發(fā)現(xiàn)肉桂總黃酮(40、60、80 μg/ml)可有效抑制6-羥基多巴胺對(duì)PC12細(xì)胞的損傷〔56〕。

8 肉桂調(diào)節(jié)自噬的作用

自噬是一把雙刃劍，一方面可以防止神經(jīng)元中異常蛋白的積累，另一方面，自噬過度活躍的作用會(huì)損壞神經(jīng)細(xì)胞。自噬異常是退行性疾病蛋白異常聚集的主要病理生理機(jī)制之一。

p62蛋白可作為將要被自噬作用降解的小泡受體，也可作為要被清除的泛素化蛋白聚集物的受體，在細(xì)胞自噬過程中起到分子調(diào)節(jié)器的作用。Bae等〔57〕采用腹腔注射1-甲基-4-苯基-1，2，3，6-四氫吡啶(MPTP)制備小鼠模型和1-甲基-4-苯基吡啶(MPP+)損傷BE(2)-M17細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中，研究發(fā)現(xiàn)TCA(10 mg/kg)可抑制PD小鼠模型多巴胺能神經(jīng)元死亡，抑制MPTP模型小鼠SN中p62的下調(diào)，還發(fā)現(xiàn)TCA(10 μmol/L)可以減少PD細(xì)胞模型中BE(2)-M17細(xì)胞死亡的數(shù)量，經(jīng)綠色熒光蛋白-微管相關(guān)蛋白1輕鏈(GFP-LC)3的建立及表達(dá)載體后，用熒光顯微鏡檢測(cè)并計(jì)數(shù)LC3點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)經(jīng)TCA處理后顯著減少了LC3斑點(diǎn)的形成。證明TCA對(duì)MPTP誘導(dǎo)的PD小鼠模型具有神經(jīng)保護(hù)作用及自噬抑制作用。

綜上，可見肉桂及其有效成分在神經(jīng)退行性疾病的研究中，作用廣泛，具有一定藥效特征，其作用機(jī)制可能與以下途徑有關(guān)，見表1。

表1 肉桂及其有效成分對(duì)神經(jīng)退行性疾病治療作用的研究總結(jié)

眾所周知，神經(jīng)退行性疾病是一種異質(zhì)性疾病，其特征是將神經(jīng)元及其髓鞘進(jìn)行性退化〔58〕。最常見的為認(rèn)知和行為障礙?？煞譃榧毙陨窠?jīng)退行性疾病和慢性神經(jīng)退行性疾病，前者主要包括腦卒中、腦缺血(CI)、腦損傷(BI)和癲癇等。后者包括AD、PD、HD、ALS、路易體癡呆(DLB)、額顳葉癡呆(FTD)、脊髓小腦共濟(jì)失調(diào)(SCA)、腦葉硬化癥、遺傳性共濟(jì)失調(diào)(HA)等〔59，60〕。其中AD和PD最為常見，已有證據(jù)表明AD和PD有共同特征〔61〕。大約80%的PD患者會(huì)隨著時(shí)間的推移發(fā)展為癡呆，從PD發(fā)病到癡呆的平均時(shí)間約為10年〔62〕。有研究發(fā)現(xiàn)α-Syn是AD淀粉樣斑塊中的非淀粉樣成分，超過60%的AD病例伴有路易小體的形成〔63〕。有證據(jù)表明線粒體功能障礙、氧化應(yīng)激和炎癥等可能是AD和PD共同發(fā)病因素，但是其致病機(jī)制尚未完全闡明〔61〕。神經(jīng)退行性疾病的病理過程涉及多種因素和機(jī)制，包括抑制Tau蛋白異常磷酸化、抑制Aβ沉積、抑制α-Syn聚集、抗神經(jīng)炎癥、抗氧化、抗細(xì)胞凋亡等。對(duì)此類復(fù)雜疾病，單一靶點(diǎn)藥物療效有限，尋找具有多種作用機(jī)制、多靶點(diǎn)的天然藥物是目前研究的熱點(diǎn)。目前研究表明肉桂有可能成為治療神經(jīng)退行性疾病的一種安全有效、有應(yīng)用前景的藥物。雖有眾多體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)研究報(bào)道，但肉桂活性成分的作用和靶點(diǎn)仍不明確，缺少深入的具有前瞻性的對(duì)比性研究。因此，將肉桂用于臨床治療AD、PD等神經(jīng)退行性疾病之前，仍需要在大量動(dòng)物甚至人類試驗(yàn)中得到驗(yàn)證，其最佳劑量也需要在研究中確定。