猴頭菇形如獅鬃,是一種中藥材,主治消化不良、神經(jīng)衰弱、身體虛弱。
昆士蘭大學的弗雷德里克·默尼耶教授“想科學地確定它們對腦細胞的潛在影響”,于是其研究組使用猴頭菇提取物進行培養(yǎng),發(fā)現(xiàn)了猴頭菇中存在可以促進神經(jīng)生長并增強記憶力的活性化合物。這一發(fā)現(xiàn)有望治療和預防阿爾茨海默病等神經(jīng)退行性認知障礙。
猴頭菇以其神經(jīng)營養(yǎng)特征而聞名。
神經(jīng)營養(yǎng)因子是一類分子,通過結(jié)合特定原肌球蛋白受體激酶(Trk)和p75神經(jīng)營養(yǎng)蛋白受體的特異性來促進神經(jīng)元存活、神經(jīng)突生長和樹突分支。
哺乳動物神經(jīng)營養(yǎng)因子家族有神經(jīng)生長因子(NGF)、腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)、神經(jīng)營養(yǎng)因子3(NT3)和神經(jīng)營養(yǎng)因子4/5(NT4/5)。
NGF和BDNF也與p75受體結(jié)合,當與Trk受體一起表達時,可以促進其高親和力配體相互作用、增強營養(yǎng)信號傳導,從而導致神經(jīng)元存活、神經(jīng)突生長和突觸發(fā)生。特別是BDNF,在成人中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)中高度表達,并且對于位于參與記憶的大腦區(qū)域(如海馬體和皮層)的神經(jīng)元的功能至關(guān)重要。
BDNF通路的功能障礙與幾種大腦疾病有關(guān),包括阿爾茨海默病、精神分裂癥、亨廷頓病和雷特綜合征。因此,神經(jīng)營養(yǎng)因子及其受體已被確定為一系列神經(jīng)退行性和神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療靶標。然而,基于外源性神經(jīng)營養(yǎng)因子的治療由于各種原因而未能進行臨床試驗,包括半衰期短、血腦屏障(BBB)通透性差和脫靶效應(yīng)。
通過生活方式和/或植物補充劑增加內(nèi)源性BDNF水平、或增強TrkB活性的替代干預措施也是一個備受關(guān)注的領(lǐng)域。目前,科學家正在努力鑒定來自天然的相關(guān)化合物。而傳統(tǒng)中藥為潛在的植物療法提供了素材。
“促智真菌”猴頭菇已被鑒定出了許多生物活性成分,包括多糖、猴頭茹素、猴頭茹酮、生物堿、類固醇和許多其他成分,顯示出來強效神經(jīng)營養(yǎng)作用。
有趣的是,猴頭茹素和猴頭茹酮可以有效地穿過血腦屏障,并在周圍神經(jīng)損傷的動物模型中,無論體外或體內(nèi)都表現(xiàn)出神經(jīng)保護作用,包括在中風和阿爾茨海默病的情況下。
另一方面,來自猴頭菇提取物的化合物已被證明可以促進NGF的合成和分泌,并通過TrkA途徑起作用。然而,NGF/TrkA介導的神經(jīng)保護作用主要集中在周圍神經(jīng)系統(tǒng)中的神經(jīng)元上。最近,其提取物被認為也會影響小鼠大腦中1321N1人腦星形細胞瘤細胞系中的BDNF通路,并促進人類循環(huán)前BDNF水平的增加。因此,猴頭菇提取物可能會影響TrkB依賴性中樞神經(jīng)元功能。
為了驗證這一想法,默尼耶團隊純化并鑒定了幾種化合物,測試了它們影響大鼠海馬體神經(jīng)元中TrkB信號傳導和神經(jīng)元形態(tài)的能力。
實驗發(fā)現(xiàn),猴頭菇提取物處理大鼠海馬體神經(jīng)元,增加了神經(jīng)突的生長和分支。超分辨率顯微鏡顯示,生長錐的形態(tài)也顯著擴大。這種嗜神經(jīng)作用被TrkB抑制劑ANA-12部分阻斷。
隨后,團隊對提取物中的成分進行鑒定。其中,NDPIH和hericeneA顯示出最高的神經(jīng)營養(yǎng)活性。另外,NDPIH誘導的神經(jīng)突生長活動可以通過BDNF/TrkB信號通路部分介導;NDPIH不通過低親和力或高親和力TrkB受體復合物起作用??傊?,NDPIH和BDNF通過不同但趨同的途徑起作用。
進一步發(fā)現(xiàn),膳食補充猴頭菇粗提取物可顯著增強大鼠的識別記憶。重要的是,補充濃度低20~50倍的純化hericeneA在增強識別記憶方面同樣有效;hericeneA通過未知的互補途徑起作用以增加ERK1/2信號傳導。總體而言,hericeneA是一種有效的記憶增強劑,作為匯聚在ERK1/2信號通路上的一種新型信號通路起作用。
自70多年前第一種神經(jīng)營養(yǎng)因子NGF被發(fā)現(xiàn)以來,無數(shù)研究證明了它們促進神經(jīng)突再生、預防或逆轉(zhuǎn)神經(jīng)元變性以及增強突觸可塑性的能力。神經(jīng)營養(yǎng)因子引起了科學界的關(guān)注,以期治療許多神經(jīng)系統(tǒng)疾病。不幸的是,實際治療應(yīng)用受到限制。
而鑒定來自具有神經(jīng)營養(yǎng)活性的天然生物活性化合物為開發(fā)可持續(xù)的治療干預措施提供了新的希望。Hericerin衍生物是一類有吸引力的化合物,因為它們能夠通過匯集ERK1/2下游信號通路促進泛神經(jīng)營養(yǎng)效應(yīng),并且能夠促進神經(jīng)營養(yǎng)因子的表達。日后,還需進一步找到能夠介導這種強效泛神經(jīng)營養(yǎng)活性的Hericerin的直接靶標,并確定是否可以利用這種新途徑來改善記憶力并減緩與衰老和神經(jīng)退行性疾病相關(guān)的認知能力下降。