顏瀟娜，王澤，李榮芳

（湖南農業(yè)大學動物醫(yī)學院，湖南長沙 410128）

阿爾茲海默癥（Alzheimer’s Disease，AD），又稱為老年癡呆癥，現(xiàn)已成為嚴重危害全世界人類健康的重大神經退行性疾病，尤其是針對65歲以上的老年人發(fā)病，臨床表現(xiàn)以記憶障礙、語言認知障礙、執(zhí)行功能障礙以及人格和行為改變等全面性癡呆為特征，會隨著年齡增長而出現(xiàn)特定的認知和功能衰退，最終導致死亡[1]。流行病學顯示，隨著當今世界人口老齡化的加劇，AD的發(fā)病率也在隨之升高[2]。據(jù)相關統(tǒng)計，目前全世界每3 s就會確診1例新的AD病例，并且平均每20年就呈翻倍增長的趨勢[3]，到2050年將達到1.52億。AD嚴重影響個人生活質量，其治療負擔影響家庭和社會經濟，據(jù)估計全球每年的成本為1萬億美元，給人類健康和社會經濟帶來嚴重威脅[4,5]。目前AD的發(fā)病機制尚不明確，但相關研究者已提出多種假說，主要包括β淀粉樣蛋白（AmyloidβProtein，Aβ）沉積[6]、微管相關蛋白（Microtubule-Associated Protein Tau，Tau蛋白）異常磷酸化、氧化應激損傷、神經性炎癥反應、乙酰膽堿酯酶（Acetylcholinesterase，AChE）活性升高等[7]。目前，有幾類藥物被批準治療AD，它們分別為膽堿酯酶抑制劑和N-甲基-D-天冬氨酸（N-methyl-D-aspartate，NMDA）拮抗劑以及靶向腦-腸軸的甘露特鈉膠囊（代號：GV-971）。雖然前兩類藥物也是治療藥物，但它們只對AD的癥狀有輕微改善作用，并不能治愈[8,9]，同時還可能產生頭暈、頭痛、意識混亂、腹瀉和便秘等不良反應[10]。而GV-971能夠有效地修復腸道微生物群，降低糞便和血液中氨基酸的異常濃度，并減緩大腦中與外周輔助型細胞（Helper T cell，Th細胞）中Th1細胞相關的神經炎癥[11]。中國最近完成的3期臨床試驗中證明GV-971可以逆轉輕度至中度AD患者的認知障礙，這是中國原創(chuàng)、國際首個靶向腦-腸軸的AD治療新藥，但與此同時，饒毅教授針對GV-971研發(fā)團隊的“一種藥物可以有這么多的靶點來治療或緩解同一種疾病”等問題提出質疑，此藥療效尚存在不少爭議[12]。

因此，近年來，許多研究人員另辟蹊徑，試圖尋找天然的、副作用小的、具有神經保護作用的抗氧化植物源性化合物，以期更好地治療AD[13]。藤茶，葡萄科蛇葡萄屬，是一種傳統(tǒng)的可食用藤本茶葉和中草藥。據(jù)中醫(yī)古籍記載，藤茶具有清熱利濕、活血通絡的作用[14]，經民間長期飲用實踐和現(xiàn)代科學研究證實，藤茶黃酮具有抗氧化[15]、抗菌[16]、抗腫瘤[17]、抗炎[18]、保肝[19]等功效，被醫(yī)學界譽為“血管清道夫”。也有研究表明，藤茶黃酮能夠顯著改善阿爾茨海默病動物模型的學習和記憶能力[20]。因此，本文將從藤茶黃酮抗Aβ沉積、抗氧化、抗炎以及抑制AChE的活性作用出發(fā)，闡述藤茶黃酮干預AD的作用機制，以期為其在功能性食品及保健品領域的開發(fā)和綜合應用提供理論支持。

1 藤茶黃酮的主要成分及其生物活性

藤茶以泡茶和保健功效出名，目前已作為新資源食品投入使用，包括黃酮類、酚類、氨基酸類、多糖、甾體類、揮發(fā)油等成分[21]。藤茶中總黃酮含量極高，為銀杏葉的110倍、蜂膠的45倍，素有“自然界植物黃酮大王”之稱，主要包括二氫楊梅素（Dihydromyricetin，DMY）、楊梅素（Myricetin，MYR）、楊梅苷（Myricitrin）等（其結構式見圖1）。DMY作為最主要的活性成分[22]，具有抗氧化、抗炎和神經保護特性，并已被證明可以改善運動和記憶，所有這些都有助于治療與大腦衰老有關的功能障礙和一些神經退行性疾病，如AD等[23]。MYR的生物學功效也非常多。據(jù)報道，MYR及其衍生物具有保肝護肝、鎮(zhèn)痛抗炎、降血糖、抗氧化、抗腫瘤等多種生物活性[24,25]。楊梅苷是一種多酚羥基黃酮糖苷，在增加細胞的抗氧化能力、降低炎癥因子表達、抑制細胞凋亡等方面發(fā)揮重要作用[26-28]。

圖1 二氫楊梅素、楊梅素、楊梅苷的分子結構式圖Fig.1 The structures of dihydromyxin, myricetin and myricitrin

2 藤茶黃酮對阿爾茲海默癥的主要作用機制

2.1 抗β淀粉樣蛋白沉積作用

Aβ作為AD中三大病變之一老年斑的主要成分，是誘發(fā)AD的主要因素[29]，也是其他腦部病變疾病發(fā)生的前提[30]。β淀粉樣前體蛋白裂解酶（β-site Amyloid Precursor Protein Cleavage Enzyme-1，BACE-1）是其中的關鍵蛋白酶，參與淀粉樣前體蛋白（β-amyloid Precursor Protein，APP）的水解，產生Aβ。而原纖維高分子量β淀粉樣蛋白低聚體（High Molecular Weight Amyloidβ-protein Oligomer，HMW-Aβo）被認為是AD疾病修飾治療的重要靶點[31-33]。

藤茶黃酮中的DMY可與β淀粉樣蛋白40（Amyloidβ-protein 40，Aβ40）三聚體相互作用，通過破壞其分子內氫鍵，延遲聚合體的構象轉化，抑制Aβ40的聚集，從而阻礙Aβ原纖維的形成，并且能夠保護大鼠腎上腺嗜鉻細胞瘤細胞12（Pheochromocytoma 12，PC12）細胞免受Aβ40誘導的細胞毒性[34]。同時，DMY因其分子結構具有特殊的空間構型，很容易與Cu2+發(fā)生絡合配位[35]，對Cu2+誘導的Aβ的沉積發(fā)揮抑制作用，同時解沉已形成的Aβ-Cu2+沉積物[36]，對AD病變過程進行干預。而MYR也能夠抗淀粉樣變作用，一方面可優(yōu)先和可逆地結合Aβ的淀粉樣纖維結構[37]，分離和破壞該結構[38]；另一方面直接抑制BACE-1的活性，阻礙Aβ的產生[39]。小鼠體內研究也證實，MYR降低了大腦中Aβ低聚物的數(shù)量，并阻止了AD病理的發(fā)展[40]。另外，有實驗研究了MYR對Aβ的抗聚集作用，結果表明，MYR通過與Aβ42結合可有效抑制Aβ原纖維的形成與擴展，降低Aβ寡聚物誘導所表現(xiàn)出的細胞毒性[41]。

2.2 抗氧化作用

自由基和氧化應激產生的細胞損傷被認為在AD的發(fā)病機制中發(fā)揮關鍵作用[42]。機體在代謝過程中會不斷產生內源性過氧化物和自由基，正常生理情況下，低濃度的過氧化物和自由基能被機體抗氧化系統(tǒng)所清除；但當它們之間的平衡被破壞時則會產生氧化應激，影響氧化還原信號，導致細胞和組織損傷。Aβ可以明顯增加神經元和腦組織脂質、核酸以及蛋白質的過氧化程度，促進大量過氧化物和自由基的生成[43]，使細胞膜流動性和相關酶活性等性質發(fā)生改變，最終導致細胞死亡。另外，Aβ和APP的氨基端金屬結合域中含有Cu2+和Fe3+等金屬離子的高親和力結合位點，Cu2+和Fe3+能加重AD的神經元損傷，誘導氧化應激[44]。因此，當人體內Aβ大量異常沉積時，會導致老年斑中大量的金屬離子聚集并參與氧化過程，損害神經細胞的線粒體膜結構[45]，加速神經細胞凋亡[46]，使AD患者病情惡化[47]。

藤茶中黃酮類化合物DMY、MYR以及楊梅苷是天然的抗氧化劑[48]，均具有較強的清除1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-Diphenyl-2-Picrylhydrazyl，DPPH）自由基的能力[49]。其中，DMY可顯著影響細胞內超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase，SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（Glutathione Peroxidase，GSH-Px）和過氧化氫酶（Catalase，CAT）水平以有效減輕細胞的氧化損傷[50]；也可通過調節(jié)腺苷酸活化的蛋白激酶抑制氧化應激反應[51]；其抗氧化活性甚至顯著高于抗氧化劑叔丁基對苯二酚（Tert-Butyl Hydroquinone,TBHQ）[52]。MYR可通過增加細胞內SOD活性、降低丙二醛含量來維持細胞內氧化和抗氧化系統(tǒng)之間的平衡，降低谷氨酸對神經細胞的氧化應激反應[53]；通過增加錳超氧化物歧化酶（Manganese-Superoxide Dismutase，Mn-SOD）和三磷酸腺苷生成，降低線粒體膜磷脂過氧化和膜通透性，增加膜流動性和膜阻力，提高線粒體膜電位，來抑制HMW-Aβo誘導的線粒體功能障礙，提供神經保護作用[54-56]。并且，MYR是抑制銅-β淀粉樣蛋白1-20（Cuprum-amyloidβ-protein 1-12，Cu-Aβ1-20）對兒茶酚和多巴胺的有氧氧化的有效抑制劑，可降低活性氧對神經元造成的病理損傷[57]；同時，MYR還是一種理想的鐵離子螯合劑，可通過抑制轉鐵蛋白受體1的表達，提高抗氧化酶活性，降低脂質過氧化，從而改善小鼠的認知功能障礙[58]。這些結果表明藤茶黃酮可通過多種抗氧化功能抑制氧化應激反應，減少Aβ和活性氧的產生，發(fā)揮神經保護作用，有望開發(fā)用于治療AD的新藥[59]。

2.3 抗炎作用

研究認為，AD的發(fā)病機制與神經炎癥密切相關。Aβ與神經小膠質細胞的相互作用在AD炎癥機制中起著關鍵性作用。作為中樞神經系統(tǒng)中固有的免疫細胞，小膠質細胞可以吞噬和清除Aβ[60]；但是，AD患者大腦皮質和海馬體中過沉積的Aβ會反向引起小膠質細胞過度激活、增殖，并釋放白細胞介素-1（Interleukin-1，IL-1）、IL-6和腫瘤壞死因子-α（Tumor Necrosis Factor-α，TNF-α）等炎癥細胞因子[61-63]，對周圍神經元產生毒性，導致神經元變性[64]。并且，AD患者體內通常還同時伴有輕度的促炎輔助型T1細胞的増加以及抗炎輔助型T2細胞的相對減少[44]。此外，在Aβ的刺激下，小膠質細胞特異性核苷酸結合寡聚化結構域（Nucleotide-binding Oligomerization Domain，NOD）樣受體蛋白3（Nod-Like Receptor Protein 3，NLRP3）免疫酶體被激活[65]，促進AD中活性Caspase-1的產生[66]和炎癥因子IL-1β、IL-18等的分泌，寡聚Aβ也可通過線粒體活性氧和還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷氧化酶酸（Nicotinamide Adenine Dinucleotide Phosphate Oxidase，NADPH）衍生的活性氧的表達增加，誘導NLRP3和Caspase-1的高表達[67]，最終導致細胞焦亡和神經細胞死亡[68]。另外，科學研究者對AD患者糞便中炎癥相關腸道微生物豐度與血液中炎癥細胞因子的表達水平進行了測定，發(fā)現(xiàn)其腸道內抗炎性菌群豐度降低，而促炎性菌群的豐度和炎癥細胞因子水平都有明顯升高[69]。研究表明，腸道微生物失調會導致Aβ沉積和脂多糖分泌，影響胃腸道的通透性和血腦屏障作用，從而調節(jié)炎癥信號通路，引發(fā)神經元損傷和神經炎癥，并最終導致AD神經元死亡[70]。

藤茶黃酮中的DMY、MYR和楊梅苷可調控相關抗炎因子，發(fā)揮神經性炎癥保護作用。核轉錄因子κB（Nuclear Factor-κB，NF-κB）是一種可以控制細胞因子產生的蛋白復合物，參與包括炎癥、細胞凋亡和血管生成炎在內的很多生理過程，而DMY被認為是一種有效的NF-κB抑制劑，能夠抑制TNF-α的活化，下調炎癥基因的表達[71]。同時，經研究證明由DMY包裹的納米硒顆粒可以修復腸道屏障，并調節(jié)與炎癥相關的腸道微生物平衡，參與下調NLRP3炎癥小體的蛋白表達和炎癥細胞因子的濃度，通過腸道微生物-NLRP3炎癥小體-大腦軸改善神經炎癥[72]，這對研究DMY修飾藥物進而改善AD神經炎癥有一定的指導意義。除此之外，MYR可以抑制NLRP3炎癥小體的組裝、調節(jié)線粒體中活性氧的產生[73]，并促進膠質細胞的分化和增殖以及海馬齒狀神經元的成熟[74]，從而減緩AD進程。楊梅苷可以通過抑制NF-κB和激活蛋白-1（Activator Protein-1，AP-1）活性來調控下游基因蛋白的表達[75]，進而減緩炎癥因子的表達，達到緩解炎癥的效果。

通過慢性給藥D-半乳糖（D-galactosamine，D-gal）構建大鼠衰老模型可使動物表現(xiàn)出免疫反應差、學習和記憶缺陷等腦衰老跡象，而DMY可通過調節(jié)海馬神經元的過度凋亡和自噬，以及星形膠質細胞的增生，來改善認知障礙和衰老[76]。另外，DMY能明顯改善β淀粉樣前體蛋白/早老蛋白-1（β-Amyloid Precursor Protein/Presenilin-1，APP/PS1）小鼠（一種阿爾茨海默病小鼠模型）的認知與記憶功能障礙，減少海馬和皮層小膠質細胞的活化數(shù)量，從而在抗慢性腦部神經炎癥疾病中發(fā)揮作用[77]。DMY可以顯著抑制誘導型一氧化氮合成酶（Inductible Nitric Oxide Synthase，iNOS）和環(huán)氧合酶-2（Cyclooxygenase-2，COX-2）的表達，同時下調促炎細胞因子的表達[78]；通過激活一磷酸腺苷（Adenosine Monophosphate，AMP）激活蛋白激酶（Adenosine 5’-Monophosphate (AMP)-activated Protein Kinase，AMPK）/煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（Nicotinamide Adenine Dinucleotide，NAD+）依賴蛋白修飾酶（NAD+-Dependent Histone Deacelyase，SIRT1）通路，抑制炎癥反應和海馬神經元凋亡，從而改善AD大鼠的學習缺陷與認知功能，為AD的臨床治療提供了新的靶點[79]。

表1 藤茶黃酮對AD不同作用機制的實驗模型Table 1 Experimental models of different mechanisms of flavonoids from Ampelopsis grossedentata on AD

2.4 抑制乙酰膽堿酯酶（AChE）活性

早在1960年，研究人員就發(fā)現(xiàn)老年AD患者大腦中樞神經系統(tǒng)中ACh會顯著降低，于是AD的膽堿能假說首次被提出。后續(xù)的實驗研究證實乙酰膽堿（Acetylcholine，ACh）在動物學習和記憶等高級行為中發(fā)揮了關鍵作用[80]。膽堿能神經的失衡變性能夠引發(fā)Aβ的沉積[81]，而AChE能夠直接與Aβ產生的關鍵酶位點早老素-1（Presenilin-1，PS-1）結合，進一步增加Aβ的沉積，從而導致患者嚴重的認知功能障礙[82]。中樞膽堿能的變性還能誘發(fā)Tau蛋白異常磷酸化、神經性炎癥、細胞凋亡以及神經遞質和神經激素調節(jié)失衡等多種病理現(xiàn)象[83]。根據(jù)該假說，現(xiàn)AD臨床5種藥物中有3種是AChE抑制劑，通過抑制AChE對ACh的水解作用[84]，提高機體內ACh水平，從而減輕膽堿能神經的損傷[85]。有趣的是，黃酮類化合物DMY、MYR、楊梅苷對AChE活性均有一定的抑制作用[51,86]。體外研究表明，DMY是AChE的非競爭性抑制劑，可通過抑制小鼠腦內AChE活性來減輕膽堿能損傷[87]。也有研究發(fā)現(xiàn)MYR可以通過抑制AChE顯著逆轉東莨菪堿誘導的小鼠認知缺陷[58]。同時，由于IL-1等炎性因子可提高AChE水平，加速ACh分解[88]，因此藤茶黃酮的抗炎作用也可間接降低AChE活性。

3 結語與展望

藤茶黃酮具有廣泛的生物活性，其抗Aβ沉積和破壞Aβ纖維作用能有效干預AD的老年斑；其抗氧化作用可清除機體內代謝產生的過氧化物和自由基，減輕線粒體損傷，抑制氧化應激對腦組織的損傷；其抗炎作用可抑制NLRP3炎癥小體的組裝、調節(jié)線粒體中活性氧的產生并促進膠質細胞的分化和增殖，以及海馬齒狀神經元的成熟，通過抑制NF-κB和AP-1活性進而減緩炎癥因子的表達，實現(xiàn)對神經性炎癥和神經退化性疾病的干預；其對AChE活性的抑制作用可在一定程度上減輕膽堿能損傷和機體的認知功能障礙，同時抗炎作用能夠間接降低AChE活性。以上說明藤茶黃酮在治療人類衰老和神經退行性疾病方向有一定的臨床意義。但目前國內外關于藤茶黃酮直接干預AD的深入研究仍較少，還需要進一步的研究來評估DMY等的臨床潛力。例如，一些研究表明，DMY經胃腸道吸收后可穿透血腦屏障，且沒有毒性作用，這表明它對大腦有正向影響，而不會產生毒性風險，需要更多相關研究來為此提供更有力的證據(jù)。雖然對藤茶黃酮影響大腦神經退行性疾病有了一定了解，但并不完全理解其神經保護機制以及神經元、膠質細胞直接干預AD的相關機制，例如，MYR能顯著增加AD大鼠腦內海馬體神經元的恢復以改善學習和記憶障礙，但內在機制我們尚不清楚。除此之外，衰老細胞也總是存在于衰老和神經退行性疾病中，需要知道藤茶黃酮是否可以作為調節(jié)細胞衰老過程的誘導劑。同時，DMY穩(wěn)定性差、溶解度低、代謝吸收快，往往導致其生物利用度較低、藥效低，限制了其潛在的藥用價值。但相信隨著研究的不斷完善，AD的具體發(fā)病機制和DMY等藤茶黃酮具體生理活性機制也會愈加明確，這將對改善AD的研究有指導意義。

綜上所述，藤茶黃酮有望作為改善AD的潛在天然化合物，具有很大的開發(fā)前景，并被認為是未來臨床研究的候選藥物。目前，市場對天然抗氧化劑仍有較大的需求，而藤茶黃酮提取成本低、毒性小，適合作為天然抗氧化劑進行研究，以期更多地開發(fā)出其潛在的藥用價值，研發(fā)出能夠預防或改善AD的功能性食品以及保健品并投入市場使用，以提高人類生命質量和健康水平。