曹雨欣，張彥青,，戚務(wù)勤，解軍波

（1.天津商業(yè)大學(xué)生物技術(shù)與食品科學(xué)學(xué)院，天津 300134；2.天津中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)院，天津 301617）

神經(jīng)退行性疾病是由于神經(jīng)元及其髓鞘喪失所導(dǎo)致的一種神經(jīng)元功能障礙狀態(tài)，在臨床表現(xiàn)出運(yùn)動功能障礙、認(rèn)知功能下降以及癡呆等癥狀。目前，由于老齡化進(jìn)程的加深，全球范圍內(nèi)神經(jīng)退行性疾病的發(fā)病率不斷上升，不僅增加了患者的死亡風(fēng)險(xiǎn)，而且給社會帶來了沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，所以探尋預(yù)防神經(jīng)退行性疾病的新方式已經(jīng)成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)[1]。

線粒體是機(jī)體中一種重要的細(xì)胞器，它通過細(xì)胞中多種代謝途徑進(jìn)行能量供給[2]，對于維持機(jī)體正常狀態(tài)發(fā)揮重要的生理作用。線粒體自噬通過自噬體、自噬蛋白等相關(guān)因子，以清除受損線粒體的方式維持線粒體的功能及細(xì)胞內(nèi)的穩(wěn)態(tài)[3-4]，是目前研究較為廣泛的一種選擇性自噬過程。在神經(jīng)退行性疾病的發(fā)展過程中，線粒體自噬通常表現(xiàn)出異常狀況，導(dǎo)致機(jī)體內(nèi)受損線粒體過度累積，從而造成更嚴(yán)重的神經(jīng)元損傷、加快神經(jīng)退行性疾病的進(jìn)程[5]。因此，調(diào)控線粒體自噬是預(yù)防神經(jīng)退行性疾病的有效途徑。

近年來，眾多研究發(fā)現(xiàn)食源性天然產(chǎn)物在防治神經(jīng)退行性病癥中表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力，例如存在于柑橘類水果中的天然黃烷酮類物質(zhì)柚皮素會上調(diào)與線粒體自噬相關(guān)的蛋白PTEN誘導(dǎo)的激酶1（PTEN induced putative kinase 1，PINK1）的表達(dá)，改善帕金森病（Parkinson’s disease，PD）模型斑馬魚的游泳行為缺陷[6]；通過納米技術(shù)制備牛乳衍生的外泌體包裹從茶葉等植物中提取出的表兒茶素沒食子酸酯（epicatechin gallateloaded exosomes，ECG-Exo）處理魚藤酮（rotenone，Rot）誘導(dǎo)的SH-SY5Y細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)ECG-Exo可能會通過抑制線粒體自噬與細(xì)胞凋亡對PD產(chǎn)生潛在的治療作用[7]。因此，開發(fā)安全有效的食源性天然產(chǎn)物對保護(hù)神經(jīng)退行性病變具有極其重要的意義。據(jù)此，本文主要針對線粒體自噬與神經(jīng)退行性疾病之間的聯(lián)系，對食源性天然產(chǎn)物調(diào)控線粒體自噬所發(fā)揮的神經(jīng)保護(hù)作用與機(jī)制進(jìn)行綜述，以期對未來食源性天然產(chǎn)物的深入開發(fā)利用提供新的思路。

1 線粒體自噬

1.1 線粒體自噬的過程

線粒體自噬主要通過清除多余或受損線粒體維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)[8]，可劃分為4 個(gè)階段：1）由于氧化應(yīng)激、饑餓等因素，造成線粒體受損，其通透性發(fā)生改變，并出現(xiàn)去極化等現(xiàn)象；2）受損線粒體被自噬體特異性包裹，形成線粒體自噬體；3）線粒體自噬體與溶酶體發(fā)生融合，形成線粒體自噬溶酶體；4）受損的線粒體在形成的“吞噬泡”中被消化降解[9]。

1.2 線粒體自噬的機(jī)制

由于線粒體外膜（mitochondrial outer membrane，MOM）上的受體蛋白本身含有與自噬體中微管相關(guān)蛋白輕鏈3（light chain 3，LC3）結(jié)合的結(jié)構(gòu)域，能夠直接介導(dǎo)線粒體自噬的發(fā)生[10]。因此線粒體自噬主要涉及的作用機(jī)制可分為以下兩種（圖1）：通路介導(dǎo)的線粒體自噬以及受體介導(dǎo)的線粒體自噬。

圖1 線粒體自噬過程與機(jī)制Fig.1 Process and mechanism of mitophagy

1.2.1 通路介導(dǎo)的線粒體自噬

清除受損線粒體的最主要方式是Parkin/PINK1通路介導(dǎo)的線粒體自噬，也是目前研究探索最為完善的一種方式。在正常的生理?xiàng)l件下，線粒體具有完整的膜電位，PINK1作為一種絲氨酸/蘇氨酸（serine/threonine，Ser/Thr）激酶在胞質(zhì)中合成后，會轉(zhuǎn)移到線粒體內(nèi)膜（mitochondrial inner membrane，MIM）中被PARL切割后降解，不會引起線粒體自噬的發(fā)生[11]。當(dāng)線粒體去級化/受損時(shí)，線粒體膜電位消散，PINK1從外向內(nèi)的轉(zhuǎn)移過程受到阻礙，并不斷累積在MOM上。此時(shí)PINK1會召集Parkin到MOM上使其磷酸化，而被磷酸化的Parkin會泛素化MOM上能被選擇性自噬受體識別的蛋白[8]，例如Mfn1/2，以及參與細(xì)胞代謝、鈣離子轉(zhuǎn)運(yùn)通道、細(xì)胞存活和細(xì)胞凋亡的VDAC1。當(dāng)上述過程結(jié)束后，PINK1和Parkin會協(xié)同泛素鏈介導(dǎo)自噬蛋白一起被聚集到MOM上，從而形成自噬體包裹受損線粒體再與溶酶體結(jié)合，最后降解受損線粒體成為小分子物質(zhì)進(jìn)行回收利用[12-13]。

1.2.2 受體介導(dǎo)的線粒體自噬

除了主要的Parkin/PINK1通路所介導(dǎo)線粒體自噬之外，同時(shí)也存在幾種蛋白質(zhì)受體會以不依賴Parkin/PINK1通路的方式影響該過程的發(fā)生，但受體介導(dǎo)的線粒體自噬大多會在特定的條件下發(fā)揮他們的作用[14]，例如FUNDC1會在缺氧的條件下與LC3發(fā)生相互作用介導(dǎo)線粒體自噬，NIX則是在紅細(xì)胞成熟期間誘導(dǎo)線粒體自噬的發(fā)生。

1.2.2.1 FUNDC1

人體中的FUNDC1蛋白受體具有155 個(gè)氨基酸，作為一種高度保守的蛋白，在低等細(xì)菌、酵母菌或者高度靈長類動物中都能找到其同源蛋白的存在[15]。而內(nèi)源性的FUNDC1蛋白僅存在于MOM上，在缺氧條件下作為特異性調(diào)節(jié)因子誘導(dǎo)線粒體自噬的發(fā)生。研究表明FUNDC1通過暴露在胞質(zhì)中N末端的LC3相互作用區(qū)（LC3 interacting region，LIR）與LC3發(fā)生相互作用調(diào)節(jié)線粒體自噬[16]。在正常的生理?xiàng)l件下，Src激酶通過磷酸化LIR基序中酪氨酸（tyrosine，Tyr）18位點(diǎn)抑制FUNDC1所介導(dǎo)的線粒體自噬[17]；而在缺氧的條件下，Src激酶失去活性導(dǎo)致FUNDC1被去磷酸化，此時(shí)去磷酸化的FUNDC1與LC3-II結(jié)合，觸發(fā)下游的線粒體自噬作用。

1.2.2.2 NIP3樣蛋白X/Bcl2/腺病毒E1B相互作用蛋白3

NIX和BNIP3是在MOM上均具有LIR和BH3結(jié)構(gòu)域，但各自具有不同功能的兩種受體蛋白[11]。在20多年前，人們探尋到了NIX的存在，它被認(rèn)為是可誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡或壞死的促凋亡Bcl2家族蛋白[18]。隨著研究的逐漸深入，人們發(fā)現(xiàn)NIX能夠通過促進(jìn)自噬體的形成參與線粒體自噬，它作為線粒體自噬受體所起的作用已經(jīng)超出了促凋亡蛋白的功能[19]。BNIP3作為NIX的同源體，也是一種促凋亡蛋白[20]。在缺氧條件下，BNIP3通過LIR結(jié)構(gòu)域與LC3蛋白發(fā)生相互作用誘導(dǎo)線粒體自噬的發(fā)生[21]，并且當(dāng)其發(fā)生磷酸化時(shí)，會增強(qiáng)這種相互作用，進(jìn)一步提高線粒體自噬水平。

1.2.3 其他

除了上述受體蛋白以外，F(xiàn)KBP8能夠通過LIR與LC3A相結(jié)合介導(dǎo)線粒體自噬的發(fā)生，但在該過程中，自噬體包裹受損線粒體后，F(xiàn)KBP8會轉(zhuǎn)位逃逸至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)防止自身被降解[22]。NLRX1是Nod樣受體（Nod-like receptor，NLR）家族中唯一存在于線粒體上的蛋白。研究發(fā)現(xiàn)，單核細(xì)胞增生李斯特菌所分泌的溶血素會促進(jìn)NLRX1與LC3的結(jié)合，誘導(dǎo)線粒體自噬的發(fā)生[23]。迄今為止，NLEX1作為線粒體自噬受體如何在線粒體上被激活還尚未明確。以上研究均表明存在于MOM上的蛋白會介導(dǎo)線粒體自噬的發(fā)生，而部分存在于MIM上的受體蛋白對該過程也具有調(diào)控作用[24]。CL是MIM的特征磷脂蛋白，在采用自噬誘導(dǎo)劑Rot處理SH-SY5Y細(xì)胞的研究中發(fā)現(xiàn)，CL在MOM上高度表達(dá)并直接與LC3相互作用介導(dǎo)線粒體自噬的發(fā)生，并且在該過程發(fā)生之前CL會受到跨膜轉(zhuǎn)位受磷脂促翻轉(zhuǎn)3（phospholipid scramblase-3，PLS3）等蛋白的作用，從MIM轉(zhuǎn)位至MOM[25]，定位于MIM上的PHB2則會在MOM破裂時(shí)與LC3-II結(jié)合介導(dǎo)線粒體自噬的發(fā)生[26]。

2 線粒體自噬與神經(jīng)退行性疾病

2.1 阿爾茨海默?。ˋlzheimer’s disease，AD）

AD作為最常見的神經(jīng)退行性疾病，一般發(fā)生在人們的中老年時(shí)期，并伴隨著進(jìn)行性認(rèn)知功能障礙以及相關(guān)行為損害[27]。它主要的病理特征是β-淀粉樣蛋白（amyloidβ-protein，Aβ）累積帶來的神經(jīng)炎性斑（neuritic plaque，NP）、過度磷酸化Tau蛋白帶來的細(xì)胞內(nèi)神經(jīng)原纖維纏結(jié)（neurofibrillary tangles，NF）以及小膠質(zhì)細(xì)胞被過度激活所導(dǎo)致的神經(jīng)炎癥反應(yīng)[28-30]。Aβ與Tau蛋白的沉積會帶來線粒體功能障礙，而后者又會導(dǎo)致毒性蛋白沉積的再次增多。研究表明，AD小鼠中會出現(xiàn)線粒體自噬水平降低的情況[31]，且缺乏線粒體自噬標(biāo)志蛋白PINK1的小鼠出現(xiàn)認(rèn)知障礙的時(shí)間會早于正常小鼠，而此情況可以通過上調(diào)PINK1蛋白的表達(dá)得到緩解[32]。雖然線粒體自噬障礙是導(dǎo)致AD的原因還是AD所引發(fā)的結(jié)果還未可知，但線粒體自噬功能障礙可以作為AD相關(guān)的一個(gè)新標(biāo)志[33]。目前人們發(fā)現(xiàn)采用藥物對線粒體自噬進(jìn)行調(diào)控能夠緩解AD的進(jìn)程，但這些藥物存在一定的不良反應(yīng)且只能夠延緩AD發(fā)展[34-36]，因此需要更探尋天然來源的產(chǎn)物干預(yù)AD。

2.2 PD

PD又名震顫麻痹，常表現(xiàn)出運(yùn)動遲緩、姿勢障礙、靜態(tài)震顫等癥狀。它具有兩大病理特征，一是黑質(zhì)多巴胺神經(jīng)元和其他含色素的神經(jīng)元大量變性丟失[37]；二是路易體中α-突觸核蛋白（α-synuclein，α-syn）的異常沉積[38]。線粒體的變化在PD發(fā)病機(jī)制中起到了極為重要的影響，而突變的Parkin和PINK1基因及其蛋白產(chǎn)物可能會引起早發(fā)性常染色體隱性遺傳形式PD的發(fā)生[39-40]。相關(guān)研究表明，在PD中Parkin通過上調(diào)動力相關(guān)蛋白（dynamin-related protein 1，Drp1）促進(jìn)線粒體裂變，并下調(diào)Mfn1/2以防止線粒體融合，導(dǎo)致線粒體更容易被吞噬細(xì)胞吞噬[41]。但Parkin的突變形式在受到去極化損傷后并不能定位在線粒體內(nèi)，因此線粒體自噬過程受到抑制，進(jìn)而促進(jìn)神經(jīng)退行性病變的發(fā)生[42]。除了PINK1和Parkin之外，與PD相關(guān)的大多數(shù)基因α-syn、富亮氨酸重復(fù)激酶2（leucine-rich repeat kinase 2，LRRK2）和GBA的突變都會導(dǎo)致線粒體功能障礙，也是PD發(fā)病機(jī)制的主要因素。在GBA1敲除的小鼠模型中，Laura等[43]發(fā)現(xiàn)其體內(nèi)的線粒體功能缺陷、膜電位水平降低，DJ-1基因缺失則會導(dǎo)致活性氧（reactive oxygen species，ROS）和Parkin/PINK1介導(dǎo)的線粒體自噬水平過高[44]。鑒于線粒體自噬是細(xì)胞清除受損線粒體和防止釋放促死亡介質(zhì)的主要手段，而機(jī)體內(nèi)的過度自噬也會帶來神經(jīng)細(xì)胞的凋亡，因此為了預(yù)防減緩PD病情的發(fā)展，應(yīng)當(dāng)維持機(jī)體內(nèi)的線粒體自噬穩(wěn)態(tài)。

2.3 亨廷頓?。℉untington’s diseases，HD）

HD是一種常染色體顯性遺傳的神經(jīng)退行性疾病，通常表現(xiàn)為運(yùn)動障礙、認(rèn)知功能下降并伴有精神障礙。許多研究推測HD的發(fā)生與大腦和外周組織中普遍存在的亨廷頓蛋白（Huntington protein，HTT）有關(guān)[45-46]，其主要原因可能是突變的亨廷頓蛋白（mutated Huntington protein，mHTT）基因中胞嘧啶-腺嘌呤-鳥嘌呤重復(fù)序列的擴(kuò)增引起的突變[47-49]。mHTT形成不溶性聚集體與其他蛋白質(zhì)作用時(shí)會導(dǎo)致機(jī)體能量失衡，從而影響神經(jīng)元功能。線粒體作為機(jī)體能量的生產(chǎn)者，當(dāng)其發(fā)生功能障礙時(shí)會加快HD的發(fā)生[50-52]。而線粒體自噬在HD中會出現(xiàn)自噬水平與識別能力降低的現(xiàn)象，mHTT也可能會通過減少與SQSTM1/P62的相互作用阻止受損線粒體向自噬體的傳遞。在敲入HdhQ111的小鼠以用于研究HD癥狀的紋狀體細(xì)胞中，觀察發(fā)現(xiàn)線粒體和GFP-LC3標(biāo)記的自噬體膜的共定位顯著降低，線粒體自噬被破壞[50]。而隨后的實(shí)驗(yàn)表明，增加PINK1/Parkin的表達(dá)可以改善其中的線粒體完整性和神經(jīng)保護(hù)作用，說明靶向線粒體自噬可作為治療HD的一種潛在方式。

2.4 肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥（amyotrophic lateral sclerosis，ALS）

ALS是一種進(jìn)行性且最終致命的神經(jīng)退行性疾病，它通過損傷脊髓和腦運(yùn)動神經(jīng)元導(dǎo)致機(jī)體癱瘓和死亡[53]。ALS發(fā)病的分子機(jī)制尚不明確，但能確定的是，ALS一些相關(guān)基因與線粒體自噬之間存在聯(lián)系，包括在ALS患者中發(fā)現(xiàn)了3 種類型的視神經(jīng)蛋白（optineurin，OPTN）突變基因，這些基因會通過線粒體自噬參與ALS的發(fā)病[54]，TANK結(jié)合激酶1（TANK-binding kinase，TBK1）通過募集和磷酸化OPTN蛋白到去極化的線粒體上激活線粒體自噬[55]。運(yùn)動神經(jīng)元內(nèi)大量聚集物和錯(cuò)誤折疊蛋白的積累是ALS的主要病理標(biāo)志，TDP-43等相關(guān)基因的聚集可能會干擾ALS中正常的PINK1/Parkin依賴性線粒體自噬[56]。研究證明增加Parkin的表達(dá)會誘導(dǎo)TDP-43泛素化和重新定位，從而恢復(fù)其表型，緩解ALS的病理情況[57]，因此誘導(dǎo)線粒體自噬可能會對ALS具有一定改善作用。

3 食源性天然產(chǎn)物在神經(jīng)退行性疾病中對線粒體自噬的調(diào)控

上述研究表明，線粒體受損會涉及許多神經(jīng)退行性疾病的發(fā)生與發(fā)展，且其自噬扮演了相當(dāng)重要的角色，可能是預(yù)防改善神經(jīng)退行性疾病的突破點(diǎn)。食源性天然產(chǎn)物與人們的生活息息相關(guān)，具有不同結(jié)構(gòu)與種類，包括黃酮類、生物堿類、多酚類及其次生代謝物等。在此，對不同結(jié)構(gòu)的食源性天然產(chǎn)物通過線粒體自噬預(yù)防神經(jīng)退行性疾病的研究進(jìn)行分類論述。

3.1 天然多酚類

3.1.1 槲皮素（quercetin，Qu）

Qu是一種藥理活性豐富的多酚類化合物，普遍存在于許多水果和蔬菜中[58]，包括刺山柑、無花果、蔓越莓等。研究表明，Qu通過上調(diào)線粒體自噬通路蛋白Parkin/PINK1的表達(dá)，恢復(fù)脂多糖（lipopolysaccharides，LPS）誘導(dǎo)小鼠小膠質(zhì)細(xì)胞（BV2細(xì)胞）和原代小膠質(zhì)細(xì)胞中線粒體自噬水平，減少P62與TOMM20之間的共定位，抑制炎癥因子白細(xì)胞介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）、白細(xì)胞介素-6（interleukin-6，IL-6）和腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）的表達(dá)與NOD樣受體熱蛋白結(jié)構(gòu)域相關(guān)蛋白3（NOD-like receptor thermal protein domain associated protein 3，NLRP3）的激活，減弱小膠質(zhì)細(xì)胞的增殖與吞噬活性[59]。而另一研究表明，Qu同樣通過該通路促進(jìn)線粒體自噬，以劑量依賴的方式降低6-羥基多巴胺（6-hydroxydopamine，6-OHDA）誘導(dǎo)PC12細(xì)胞ROS、線粒體膜電位（membrane potential，MMP）的增加與α-syn的沉積，在后續(xù)體內(nèi)研究中，進(jìn)一步證明Qu通過提高線粒體自噬水平減少機(jī)體中氧化應(yīng)激反應(yīng)，緩解6-OHDA誘導(dǎo)的PD大鼠運(yùn)動行為障礙及神經(jīng)損傷[60]。

3.1.2 白藜蘆醇（resveratrol，RES）

RES是一種藥食同源的天然多酚類化合物，主要來源于葡萄、漿果等植物組織中。RES具有多種生物活性，包括抗氧化、抗炎、保護(hù)心臟等器官[61]以及預(yù)防神經(jīng)疾病[62]。研究表明，RES能夠上調(diào)Aβ1-42誘導(dǎo)大鼠腎上腺嗜鉻細(xì)胞瘤（PC12細(xì)胞）中LC3-II/LC3-I比值、Beclin-1、Parkin蛋白與mRNA的水平促進(jìn)線粒體自噬的發(fā)生，特異性消除TOMM20與LC3的共定位，可能通過自噬-溶酶體途徑加快清除機(jī)體內(nèi)多余的受損線粒體，緩解Aβ引起的氧化損傷與線粒體功能障礙[63]。線粒體自噬抑制劑的使用會極大減弱RES對AD的保護(hù)作用，說明RES所誘導(dǎo)的線粒體自噬會通過減輕氧化應(yīng)激抑制Aβ引起的神經(jīng)損傷。

3.1.3 大豆異黃酮（soybean isoflavones，SI）

哺乳動物雷帕霉素靶點(diǎn)（mammalian target of rapamycin，mTOR）的下游效應(yīng)子腦表達(dá)X連接2蛋白（brain expressed X-linked 2 proteins，BEX2）廣泛存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，與細(xì)胞凋亡、細(xì)胞代謝過程密切相關(guān)[64]。SI主要來源于大豆及豆制品，諸多研究證實(shí)大豆及豆制品中含有的生物活性物質(zhì)對神經(jīng)退行性疾病具有良好的治療作用[65-67]。三嗪類除草劑莠去津（atrazine，ATR）會誘導(dǎo)人腦黑質(zhì)區(qū)中多巴胺能神經(jīng)元的退化，引發(fā)PD。研究表明，SI預(yù)處理人神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞（SH-SY5Y細(xì)胞）能夠靶向上調(diào)BEX2蛋白的表達(dá)，從而促進(jìn)線粒體自噬相關(guān)蛋白BNIP3、NIX、TOM20和LC3-II的表達(dá)水平，促進(jìn)線粒體自噬，防止ATR誘導(dǎo)的細(xì)胞代謝衰竭與細(xì)胞凋亡，增加細(xì)胞內(nèi)三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）濃度、Na+-K+-ATP酶活性和線粒體膜電位水平，并將受損線粒體隔離至自噬小泡中，從而對PD的發(fā)生起到一定的預(yù)防作用[68]。

3.2 天然黃酮類

3.2.1 芹菜素

煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide，NAD+）是細(xì)胞代謝和生產(chǎn)ATP的重要輔助因子，NAD+代謝途徑異常會引起線粒體功能障礙，導(dǎo)致神經(jīng)元變性。據(jù)報(bào)道，NAD+能夠激活sirtuins蛋白質(zhì)家族中的蛋白，從而維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)[69]，且能上調(diào)MIM中的SIRT3蛋白，引起線粒體自噬水平的升高[70]。芹菜素是一種天然黃酮類化合物，在自然界中廣泛分布于溫?zé)釒У貐^(qū)，在水果、蔬菜尤其是芹菜中含量較高。研究表明，芹菜素能夠提高LPS處理后小鼠海馬區(qū)域中NAD+/NADH的比率，從而提高SIRT3的活性，誘導(dǎo)過氧化物酶體增殖物激活受體γ共激活物-1α（peroxisome proliferatoractivated receptor γ coactivator-1α，PGC-1α）、線粒體轉(zhuǎn)錄因子A（mitochondrial transcription factor A，TFAM）、Mfn2、視神經(jīng)萎縮-1（optic atrophy-1，OPA1）的水平，增加線粒體自噬蛋白PINK1、Parkin的表達(dá)與LC3II/I的比率，促進(jìn)線粒體的融合與線粒體自噬，維持線粒體的正常功能，有效減緩小鼠海馬神經(jīng)元退行性病變，維持各種代謝功能正常運(yùn)轉(zhuǎn)[71]。

3.2.2 水飛薊賓

水飛薊是原產(chǎn)于地中海盆地的一種可食用植物，水飛薊賓是從其中提取得到的一種天然黃酮類成分，具有強(qiáng)而有效的抗氧化性[72]，對神經(jīng)疾病具有一定的治療作用。研究表明，在PD模型小鼠中，水飛薊賓一方面能恢復(fù)1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氫吡啶（1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydrodropyridine，MPTP）誘導(dǎo)線粒體自噬蛋白Parkin、PINK1以及LC3-I向LC3-II的轉(zhuǎn)化率，清除受損線粒體，另一方面能抑制氧化應(yīng)激反應(yīng)與促炎因子IL-1β、TNF-α與半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶1的表達(dá)，減少α-syn在紋狀體中的沉積，從而緩解小鼠多巴胺能神經(jīng)元的退化與運(yùn)動功能障礙[73]。

3.2.3 蘆?。╮utin，Rut）

Rut是一種廣泛分布在自然界中的藥食同源產(chǎn)物，在橙皮、番茄中均能檢測出其存在，具有抗氧化、抗炎、抗病毒等多種生物活性。研究表明，Rut能夠顯著減少M(fèi)PTP誘導(dǎo)SH-SY5Y細(xì)胞的ROS水平升高，上調(diào)線粒體自噬蛋白PHB2、TOM20和LC3II/LC3I的表達(dá)，與抗氧化應(yīng)激通路相關(guān)蛋白（轉(zhuǎn)錄因子NF-E2相關(guān)因子2（nuclear factor erythroid2-related factor 2，Nrf2）、血紅素氧合酶1（heme oxygenase-1，HO-1）、醌氧化還原酶1（NAD(P)H: quinone oxidoreductase 1，NQO1））的表達(dá)有關(guān)[74]。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，沉默PHB2蛋白的表達(dá)會抑制Rut的保護(hù)作用，因此Rut減輕PD中的氧化應(yīng)激反應(yīng)與神經(jīng)損傷，可能與PHB2介導(dǎo)的線粒體自噬水平升高有關(guān)。

3.2.4 黃芩素

miRNA是一種內(nèi)生的非編碼單鏈小RNA，長度約20～24 個(gè)核苷酸，在細(xì)胞內(nèi)具有調(diào)節(jié)細(xì)胞代謝、增殖等多種作用，在PD的發(fā)病過程中起到至關(guān)重要的作用，有報(bào)道稱，miR-30a-5p可能通過調(diào)節(jié)線粒體動力學(xué)與自噬緩解PD的癥狀[75]。黃芩素是一種藥食同源的黃酮類化合物，能夠通過調(diào)節(jié)miRNA起到抗癌作用。研究表明，黃芩素能夠下調(diào)PD大鼠模型中miR-30b的表達(dá)，并靶向上調(diào)線粒體自噬蛋白NIX的表達(dá)，通過NIX/BNIP3通路促進(jìn)線粒體自噬的發(fā)生[76]。在其后續(xù)研究中，進(jìn)一步探究了黃芩素通過miR-30b調(diào)控線粒體自噬的其他途徑，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，在PD大鼠模型中，黃芩素還能夠通過miR-30b靶向激活SIRT1，發(fā)揮其多靶點(diǎn)治療的作用，上調(diào)腺苷酸活化蛋白激酶（adenosine monophosphate-activated protein kinase，AMPK）/mTOR通路的表達(dá)，促進(jìn)線粒體自噬，改善PD大鼠中的線粒體功能，起到神經(jīng)保護(hù)作用[77]。

3.2.5 芒果苷

芒果苷是從芒果的果實(shí)、樹皮中提取出來的天然黃酮類化合物，具有抗炎、抗氧化以及提高認(rèn)知功能多種生理活性。研究表明，在MPTP誘導(dǎo)的PD小鼠模型中，較低水平的芒果苷顯著下調(diào)Drp1蛋白的表達(dá)，抑制線粒體自身的分裂，提高線粒體中ATP的含量，并恢復(fù)MPTP誘導(dǎo)的PINK1、Parkin、NIX、BNIP3和FUNDC1等線粒體自噬蛋白的表達(dá)，促進(jìn)線粒體自噬，從而緩解PD小鼠的運(yùn)動功能障礙[78]。

3.3 皂苷類

3.3.1 人參皂苷

人參作為一種傳統(tǒng)中草藥植物，所含有的成分具有多種活性作用。人參皂苷作為人參中含有其中一種活性成分，除了具有緩解疲勞、保護(hù)心臟等作用[79]以外，還有對神經(jīng)退行性疾病的預(yù)防作用。研究表明，在Aβ25-35誘導(dǎo)的PC12細(xì)胞損傷模型中，加入人參皂苷Rg1共同作用24 h，能上調(diào)Parkin/PINK1通路蛋白，提高其下游銜接靶點(diǎn)NDP52、OPTN的水平，共同促進(jìn)線粒體自噬，從而緩解細(xì)胞損傷。在后續(xù)研究中，通過沉默PINK1蛋白的表達(dá)發(fā)現(xiàn)Rg1對相關(guān)線粒體自噬蛋白的影響減弱，說明線粒體自噬是Rg1改善Aβ誘導(dǎo)神經(jīng)細(xì)胞損傷的途徑之一[80-81]。

3.3.2 墨旱蓮皂苷I

絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）通路是信號從細(xì)胞表面?zhèn)鬟f至細(xì)胞核的重要途徑，主要具有細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）、c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）、p38絲裂原活化蛋白激酶（p38 mitogen-activated protein kinase，p38/MAPK）和細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶5（extracellular signal-regulated kinase 5，ERK5）這4 種分支路線，在機(jī)體內(nèi)積極參與細(xì)胞生長、發(fā)育、凋亡等一系列生理活動，包括對線粒體自噬的調(diào)控。墨旱蓮皂苷I（eclalbasaponin I，EI）是從中國東北著名的藥食同源植物天竺葵中提取出來的三萜皂苷類天然產(chǎn)物。研究表明，EI通過促進(jìn)細(xì)胞自噬抑制過氧化氫誘導(dǎo)的SH-SY5Y細(xì)胞凋亡與氧化應(yīng)激反應(yīng)[82]，在其后續(xù)的研究中，EI通過激活MAPK中的P38與ERK兩條通路，減少促凋亡蛋白Bax的表達(dá)，增加Nrf2、HO-1及相關(guān)抗氧化蛋白的表達(dá)，并上調(diào)線粒體自噬蛋白PINK1和Parkin，促進(jìn)線粒體與溶酶體的融合緩解線粒體功能障礙，抑制過氧化氫引起的ROS升高，從而對神經(jīng)退行性疾病產(chǎn)生有效的預(yù)防作用[83]。

3.4 生物堿類

3.4.1 咖啡堿

咖啡因是一種植物生物堿，主要來源于咖啡豆之中，對PD等神經(jīng)退行性疾病有一定的預(yù)防效果。研究表明，在Rot誘導(dǎo)的SH-SY5Y細(xì)胞損傷模型中，咖啡因通過誘導(dǎo)Drp1 Serine637位點(diǎn)的去磷酸化，促進(jìn)線粒體本身的分裂，增加細(xì)胞中LC3-I向LC3-II的轉(zhuǎn)化率，提高了線粒體與自噬小體的共定位，通過上調(diào)線粒體自噬水平恢復(fù)受損線粒體，從而緩解Rot誘導(dǎo)的多巴胺能神經(jīng)元損傷[84]。

3.4.2 番茄堿

番茄堿是番茄中的一種天然生物堿類成分，具有抗炎、降脂等作用。研究表明，番茄堿能夠通過激活Nrf2/SKN-1（哺乳動物中帽領(lǐng)家族重組與合成蛋白，即Nrf/CNC蛋白的同源物）途徑，上調(diào)野生型秀麗隱桿線蟲中的PINK-1（哺乳動物PINK1的同源物）與DCT-1（哺乳動物NIX/BNIP3L的同源物）蛋白表達(dá)，促進(jìn)線粒體自噬從而延長其壽命，且在大鼠神經(jīng)元與人類細(xì)胞中也能檢測到相應(yīng)的變化。因此食源性天然產(chǎn)物能夠通過抗氧化的方式調(diào)控神經(jīng)退行性疾病中的線粒體自噬異常[85]。

3.5 其他食源性天然產(chǎn)物

3.5.1 尿石素A（urolithin A，UA）

UA由腸道菌群生成，是存在于石榴、漿果和堅(jiān)果等食物中的多酚化合物鞣花單寧的一種天然代謝產(chǎn)物[86-87]。研究表明，UA能提高AD線蟲模型中線粒體自噬的相關(guān)基因（PINK1、PDR-1（Parkin的哺乳動物同源物）、芐氯素1（beclin1，BECN1）與磷酸化的UNC-51樣激酶1）的表達(dá)，通過PDR-1、PINK-1兩個(gè)作用靶點(diǎn)促進(jìn)線粒體自噬，改善Aβ1-42引起的CL2355線蟲學(xué)習(xí)記憶能力下降，并且UA能減少AD小鼠前額皮質(zhì)區(qū)域中受損的線粒體和線粒體活性氧水平，通過誘導(dǎo)線粒體自噬的發(fā)生對不同物種所產(chǎn)生的認(rèn)知障礙具有一定的治療作用[29]。同樣，UA通過該通路恢復(fù)LPS降低BV2細(xì)胞線粒體自噬水平，從而抑制炎癥因子IL-1β、TNF-α、環(huán)氧合酶-2的表達(dá)與炎性小體NLRP3的激活，緩解PD模型中小膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的神經(jīng)炎癥與神經(jīng)變性[88]。

3.5.2 鼠尾草酸（carnosic acid，CA）

Mic60是線粒體接觸部位和嵴連接組織系統(tǒng)的核心蛋白，參與線粒體結(jié)構(gòu)重塑維持線粒體功能的穩(wěn)定，而Mic60可能會受到蛋白激酶A（protein kinase A，PKA）的負(fù)向調(diào)控，以及PINK1磷酸化其Ser或Thr的影響[89]。CA是迷迭香中的一種二萜類化合物，它已被證明能夠通過增加機(jī)體中的抗氧化物質(zhì)，改善PD體內(nèi)外模型中的神經(jīng)變性。研究表明，采用CA預(yù)處理能夠緩解6-OHDA引起SH-SY5Y細(xì)胞中的線粒體損傷，而該過程通過上調(diào)PINK1激活Parkin的表達(dá)，加強(qiáng)泛素化蛋白與VDAC1蛋白的相互作用以增強(qiáng)線粒體自噬，減少6-OHDA引起的細(xì)胞凋亡[90]。因此在其后續(xù)的研究中表明，CA通過阻止6-OHDA引起的PKA通路激活與PINK1表達(dá)減少，調(diào)節(jié)Mic60磷酸化以促進(jìn)PINK1與Pakin蛋白的表達(dá)，減少線粒體細(xì)胞色素c的釋放，從而起到神經(jīng)保護(hù)作用[91]。

3.5.3 姜黃素（curcumin，Cur）

據(jù)報(bào)道，位于MIM上的PARL蛋白會調(diào)控其加工過程中引起線粒體碎片化的β裂解，對線粒體動力學(xué)的平衡產(chǎn)生影響[92]，PARL對細(xì)胞凋亡與恢復(fù)線粒體功能均具有重要作用，通過影響PINK1在線粒體上的積累以介導(dǎo)線粒體自噬的發(fā)生。從生姜中提取出的天然二酮類化合物Cur具有良好的抗炎、抗癌、抑制血栓、保護(hù)心臟等作用，同時(shí)也對神經(jīng)退行性疾病有著良好的預(yù)防作用[93-94]。研究表明，低濃度Cur能夠緩解因5-氟尿嘧啶與奧沙利鉑引發(fā)的小鼠認(rèn)知障礙，通過上調(diào)細(xì)胞中PARL蛋白，提高PINK1與Parkin蛋白的表達(dá)，從而誘導(dǎo)線粒體自噬的發(fā)生，緩解由化療藥物誘導(dǎo)小鼠神經(jīng)損傷[95]，但由于缺少對相關(guān)蛋白表達(dá)的檢測數(shù)據(jù)，無法對Cur影響線粒體自噬的水平給出具體結(jié)論。

3.5.4 核桃肽

線粒體是細(xì)胞內(nèi)ROS的主要來源，高水平的ROS會引起機(jī)體中的氧化應(yīng)激反應(yīng)。研究表明，線粒體自噬是應(yīng)激期間維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)的重要角色，線粒體自噬的過度發(fā)生會導(dǎo)致疾病的加重[96]。核桃肽是存在核桃中的天然小分子肽類物質(zhì)，相關(guān)研究表明，核桃肽能夠通過促進(jìn)Aβ25-35誘導(dǎo)的PC12細(xì)胞自噬抑制氧化應(yīng)激，減少細(xì)胞損傷[97]，且在后續(xù)的研究中，核桃衍生肽YVLLPSPK依賴于激活抗氧化Nrf2/KEAP1/HO-1通路的表達(dá)，降低Drp1和MOM蛋白VDAC1的表達(dá)，增加線粒體融合蛋白2（mitofusin 2，Mfn2）、PINK1與Parkin和溶酶體關(guān)聯(lián)膜蛋白1的表達(dá)，促進(jìn)東莨菪堿誘導(dǎo)小鼠海馬體中的線粒體自噬，抑制小鼠的神經(jīng)元紊亂、線粒體膜內(nèi)基質(zhì)溶解與嵴消失，恢復(fù)線粒體功能以緩解東莨菪堿導(dǎo)致的小鼠認(rèn)知障礙[98]。

3.5.5 亞精胺（spermidine，Spd）

Spd是活躍在人體中的一種生物胺，也可從納豆、小麥胚芽中提取得到。研究表明，在PD線蟲模型中加入Spd，線蟲中的α-syn蛋白沉積減少，運(yùn)動能力與壽命均上升。同樣地，在AD線蟲模型中，Spd的加入，使線蟲壽命延長約37.5%，減少腸道脂褐素的沉積。Spd的加入均提高了兩種線蟲中的自噬水平，在后續(xù)的研究中發(fā)現(xiàn)，Spd依賴于PINK1/PDR-1線粒體自噬途徑發(fā)揮延長壽命、改善運(yùn)動能力的作用，在相關(guān)線蟲模型中發(fā)揮上述神經(jīng)保護(hù)作用，說明線粒體自噬是Spd延緩衰老、預(yù)防神經(jīng)退行性疾病的有效作用途徑[99]。

由上可知，多數(shù)食源性天然產(chǎn)物可通過多種途徑對線粒體自噬進(jìn)行調(diào)控（表1），大致存在以下3 種情況：1）食源性天然產(chǎn)物對線粒體自噬通路蛋白與受體蛋白進(jìn)行調(diào)節(jié)從而影響線粒體自噬水平（圖2A）；2）食源性天然產(chǎn)物通過調(diào)節(jié)線粒體形態(tài)相關(guān)蛋白對線粒體自噬進(jìn)行調(diào)控（圖2B）；3）食源性天然產(chǎn)物通過抗氧化、抗凋亡以及調(diào)節(jié)代謝等相關(guān)通路對線粒體自噬進(jìn)行調(diào)控（圖2C）。目前有多種天然產(chǎn)物在關(guān)于線粒體與自噬方面的研究，特別是藥食同源的天然成分，但多數(shù)研究主要對神經(jīng)退行性疾病中的其他作用機(jī)制或只基于線粒體自噬通路進(jìn)行了簡單探究，例如紅景天苷[100]、6’’’-阿魏酰斯皮諾素[101]以及細(xì)葉遠(yuǎn)志皂苷[102]等，其更為具體的分子調(diào)控機(jī)制有待進(jìn)一步探究。

表1 食源性天然產(chǎn)物對線粒體自噬的調(diào)控方式Table 1 Regulation of mitophagy by food-derived natural products

圖2 食源性天然產(chǎn)物對線粒體自噬的調(diào)控機(jī)制Fig.2 Regulatory mechanism of food-derived natural products on mitophagy

4 結(jié)語

神經(jīng)退行性疾病常發(fā)于中老年人群之中，致病因素復(fù)雜多樣，單純針對一兩個(gè)途徑的治療并不能高效減少其帶來的神經(jīng)損傷。食源性天然產(chǎn)物不僅具有安全無毒、靶點(diǎn)治療多等優(yōu)勢，且人們能夠從日常飲食的攝入中輕松獲得。通過上述研究發(fā)現(xiàn)線粒體自噬作為治療神經(jīng)退行性疾病的潛在靶點(diǎn)，食源性天然產(chǎn)物能夠通過不同的機(jī)制調(diào)控線粒體自噬在機(jī)體中的穩(wěn)態(tài)，從而預(yù)防神經(jīng)退行性疾病的發(fā)生。

然而，大部分研究依舊存在著一些問題，首先部分研究僅處于體外實(shí)驗(yàn)階段，缺少體內(nèi)實(shí)驗(yàn)與臨床應(yīng)用相應(yīng)的研究數(shù)據(jù)，且大多數(shù)體外研究的給藥濃度與時(shí)間各不相同，導(dǎo)致橫向?qū)Ρ认鄬щy，因此后續(xù)應(yīng)更側(cè)重于體內(nèi)與臨床方面的研究。其次，線粒體自噬是一個(gè)動態(tài)過程，在神經(jīng)退行性疾病中常常出現(xiàn)被抑制的情況，但同時(shí)過度誘導(dǎo)自噬的發(fā)生也會加快疾病的進(jìn)程，如何準(zhǔn)確調(diào)節(jié)線粒體自噬的水平、維持線粒體自噬穩(wěn)態(tài)也是現(xiàn)在研究中需要進(jìn)一步研究的難點(diǎn)。最后，食源性天然產(chǎn)物臨床治療中應(yīng)用實(shí)例較少，且部分在臨床應(yīng)用中的食源性天然產(chǎn)物也存在生物利用度差、水溶性降低、物理和化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定性等局限性，對此更需要對食源性天然產(chǎn)物進(jìn)一步開發(fā)，可通過分子對接等研究方法，預(yù)測分析食源性天然產(chǎn)物與線粒體自噬相關(guān)蛋白（Parkin、PINK1等）的結(jié)合模式與強(qiáng)弱，篩選治療神經(jīng)退行性疾病更為有效的天然成分[104]，并且可以通過納米技術(shù)與納米載體等，提高食源性天然產(chǎn)物有效治療程度[105-106]。常用于遞送以增加天然產(chǎn)物及其化合物生物利用度的納米載體包括納米粒、脂質(zhì)體、膠束、納米脂質(zhì)載體等，相關(guān)研究也證明了作為香料食用的迷迭香中所含有的迷迭香酸對HD有一定的治療效果[107]、茶葉中含有的表沒食子兒茶素-3-沒食子酸酯可用于治療AD[108]等，但這部分相關(guān)研究大多集中于食源性天然產(chǎn)物對神經(jīng)退行性疾病的其他機(jī)制上，而從線粒體自噬角度重點(diǎn)探索食源性天然產(chǎn)物對神經(jīng)退行性疾病治療效果的內(nèi)容相對較為匱乏，所以未來針對這方面的研究還需要更多的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐。

綜上所述，隨著研究的逐漸加深，進(jìn)一步積極探尋線粒體自噬在神經(jīng)退行性疾病中的作用方式，并有效利用新技術(shù)，開發(fā)對此具有調(diào)控緩解作用的食源性天然產(chǎn)物至關(guān)重要。