王 琳，金桂芳，余河漢，楊 紅

(廣東藥科大學(xué)生命科學(xué)與生物制藥學(xué)院，廣州 510006)

阿爾茨海默病(Alzheimer′s disease，AD)是一種好發(fā)于老年人群的慢性進(jìn)行性神經(jīng)退行性疾病，也稱為老年癡呆癥?；颊吲R床上表現(xiàn)為學(xué)習(xí)記憶功能的進(jìn)行性喪失、判斷理解能力日益減退、認(rèn)知語言能力不斷惡化以及精神行為表現(xiàn)異常和日漸喪失的生活自理能力等。患者大腦的病理特征主要是由β淀粉樣蛋白 (amyloid β protein，Aβ)沉積形成的黏稠斑塊(也稱為老年斑)以及由Tau蛋白引起的神經(jīng)元纖維纏結(jié)，此外，突觸缺失、細(xì)胞線粒體功能障礙、膠質(zhì)細(xì)胞激活、神經(jīng)元退化等也是常見的一些病理特征[1-2]。2018年《世界阿爾茨海默報告》中指出，全世界有5 000萬人患有癡呆癥，到2050年這一數(shù)字預(yù)計(jì)將達(dá)到1.52億；2018年癡呆癥的總估計(jì)費(fèi)用為1萬億美元，預(yù)計(jì)這一數(shù)字到2030年將翻一番；該報告還指出，2002—2012年的十年內(nèi)，在AD領(lǐng)域的藥物研發(fā)失敗率為99.6%[3]。由于疾病致病機(jī)制的復(fù)雜性以及多樣性，目前還沒有治愈AD的藥物或方法，因此明確AD的發(fā)病機(jī)制，開發(fā)有效的治療藥物已經(jīng)成為世界醫(yī)藥研發(fā)的熱點(diǎn)及難點(diǎn)。一項(xiàng)臨床研究報道，AD患者血液中磷酸化的p38促分裂原活化的蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)與疾病持續(xù)時間呈正相關(guān)，同時發(fā)現(xiàn)p38MAPK在大腦與學(xué)習(xí)和記憶相關(guān)的區(qū)域中高表達(dá)[4]。天然產(chǎn)物具有結(jié)構(gòu)多樣性、代謝產(chǎn)物結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變等優(yōu)勢，是尋找治療AD藥物的極佳來源?，F(xiàn)就p38MAPK信號通路抗AD的研究進(jìn)展予以綜述。

1 AD的病理機(jī)制

1.1Aβ毒性機(jī)制 AD的致病機(jī)制最為公認(rèn)的是Aβ毒性機(jī)制[5]。腦組織中淀粉樣前體蛋白經(jīng)β-分泌酶和γ-分泌酶切割水解得到不溶性的Aβ碎片，過量的Aβ在腦內(nèi)積聚，誘發(fā)神經(jīng)細(xì)胞毒性，所以廣泛的研究集中于抑制Aβ的產(chǎn)生和積累，作為開發(fā)AD治療劑的方向。一系列的候選藥物靶向Aβ處理，雖然目前針對Aβ清除的疫苗或其他藥物未能成功通過Ⅲ期臨床試驗(yàn)，但Aβ是AD關(guān)鍵性發(fā)病的因素及治療靶點(diǎn)，抑制Aβ生成始終是AD治療中的核心問題，β、γ-分泌酶的抑制劑則是關(guān)鍵的靶點(diǎn)。

1.2Tau蛋白過度磷酸化 在正常的大腦內(nèi)，tau蛋白主要定位于神經(jīng)元的軸突，并起到促進(jìn)微管組裝、穩(wěn)定性、成核和囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)的作用[6]。Braak和Braak[7]首先報道AD患者大腦中的纏結(jié)與神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的功能障礙有關(guān)，并且與認(rèn)知下降呈正相關(guān)。在AD患者腦內(nèi)，tau蛋白過度磷酸化，導(dǎo)致微管不穩(wěn)定，從而降低軸突運(yùn)輸能力；此外，在早期AD中經(jīng)常觀察到的軸突腫脹或靜脈曲張與含有囊泡的囊泡運(yùn)輸中的tau相關(guān)缺陷有關(guān)[8]。一些證據(jù)還表明，tau蛋白存在于神經(jīng)元的突觸前和突觸后組件中，可以調(diào)節(jié)突觸功能，因此AD患者腦內(nèi)突觸可塑性下降可能與tau蛋白過度磷酸化有關(guān)[9]。目前，有研究靶向tau蛋白的藥物，以抑制tau蛋白過度磷酸化為主[10]。

1.3神經(jīng)炎癥 神經(jīng)炎癥是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的一種免疫應(yīng)答，可在多種神經(jīng)退行性疾病(如AD、抑郁癥、多發(fā)性硬化癥和帕金森病)中觀察到。越來越多的證據(jù)表明，神經(jīng)炎癥過程也可直接導(dǎo)致AD發(fā)病機(jī)制，包括星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞的激活[11]。當(dāng)小膠質(zhì)細(xì)胞由M2型(釋放抗炎因子)激活成M1型(釋放促炎因子)時，過度活化的小膠質(zhì)細(xì)胞會產(chǎn)生大量的活性氧及促炎性細(xì)胞因子[如腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、白細(xì)胞介素(interleukin，IL)(如IL-1β、IL-18等)、 誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase，iNOS)等]而引起神經(jīng)系統(tǒng)的損害[12-13]。星形膠質(zhì)細(xì)胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中最豐富的細(xì)胞，也釋放炎癥信號分子，并在突觸調(diào)節(jié)和功能中起關(guān)鍵作用。研究表明，減輕神經(jīng)炎癥可能是治療AD的有效方法[14-15]。因此，抗炎是治療AD的新治療策略之一。

1.4神經(jīng)細(xì)胞凋亡 腦皮質(zhì)和海馬區(qū)神經(jīng)元減少是AD的重要病理特征，神經(jīng)細(xì)胞凋亡是導(dǎo)致神經(jīng)元丟失的主要原因。Bcl-2/Bax蛋白家族在細(xì)胞凋亡信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中起關(guān)鍵作用，研究表明，Aβ可下調(diào)Bcl-2的表達(dá)而上調(diào)Bax的表達(dá)，使Bcl-2/Bax蛋白比例失調(diào)而引起神經(jīng)細(xì)胞凋亡，導(dǎo)致神經(jīng)元丟失及AD發(fā)生[16]。另一方面，Aβ直接通過胱天蛋白酶(caspase)引起神經(jīng)細(xì)胞凋亡，Aβ堆積可激活caspase-3，引起細(xì)胞凋亡，而caspase-3、caspase-6、caspase-8又參與Aβ前體的加工，影響Aβ的形成[17]。以神經(jīng)細(xì)胞凋亡的相關(guān)基因和激酶為靶點(diǎn)的藥物開發(fā)是目前研究的熱點(diǎn)。

2 p38MAPK信號通路

MAPK是絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，其響應(yīng)于廣泛的細(xì)胞外刺激而處理和調(diào)節(jié)細(xì)胞特性。其中p38MAPK參與刺激不同生物學(xué)功能的廣泛信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。已發(fā)現(xiàn)p38MAPK在促炎信號轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的調(diào)節(jié)和細(xì)胞因子的生物合成中發(fā)揮重要作用，包括免疫細(xì)胞中的TNF-α和IL-1β[18]。p38MAPK包含4種同種型(α、β、γ和δ)，p38α和p38β大約70%相同，而p38γ和p38δ與p38α具有大約60%的序列同一性；在p38同種型中，p38α和p38β在大多數(shù)組織(包括腦)中普遍表達(dá)；在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，p38MAPK在對學(xué)習(xí)和記憶至關(guān)重要的區(qū)域中高度表達(dá)，并且可能是更高腦功能的關(guān)鍵組成部分[19]。

3 p38MAPK在AD病理中的研究進(jìn)展

1999年，有研究者報道，AD患者的大腦中p38MAPK活性增加[20]。通過對正常人和AD患者死后腦組織的研究證實(shí)，在AD患者的大腦中，p38MAPK激活在患病早期發(fā)生[21-22]。研究表明，AD患者血液中磷酸化的p38MAPK與疾病持續(xù)時間呈正相關(guān)[4]。這些研究表明p38MAPK途徑與AD的發(fā)病機(jī)制相關(guān)。

3.1p38MAPK抑制Aβ誘導(dǎo)的神經(jīng)元損傷 Aβ是AD的病理標(biāo)志，通過氧化應(yīng)激、caspase激活和線粒體功能障礙引起神經(jīng)元損傷。許多研究揭示了p38MAPK與Aβ相關(guān)的重要作用， Aβ激活p38MAPK導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)鈣、活性氧產(chǎn)生/積累和線粒體應(yīng)激增加，促進(jìn)AD病理學(xué)的發(fā)生與發(fā)展[23-24]。神經(jīng)元原代培養(yǎng)和其他神經(jīng)元細(xì)胞的體外研究表明，Aβ處理會激活p38MAPK并促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞凋亡[25-27]。在各種AD動物模型中也進(jìn)一步證實(shí)了這些結(jié)果[28-30]。這些p38MAPK參與Aβ誘導(dǎo)的神經(jīng)元損傷的證據(jù)表明，p38MAPK活性在AD的病理學(xué)進(jìn)展中起重要作用，抑制AD神經(jīng)元細(xì)胞中p38MAPK的激活是AD的治療途徑之一。

3.2通過p38MAPK抑制靶向Tau病理學(xué) 神經(jīng)纖維纏結(jié)是AD的一種主要病理結(jié)構(gòu)，由成對的螺旋絲組成，由過度磷酸化的tau蛋白積累成[31]。p38MAPK已被證明可以通過特定的氨基酸殘基磷酸化tau蛋白[32-34]。在AD患者死后的海馬和皮質(zhì)腦區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)，p38MAPK與神經(jīng)原纖維存在著共定位[35]。在體內(nèi)研究中，通過使用過度磷酸化tau的轉(zhuǎn)基因小鼠證明p38MAPK的活化與tau蛋白的聚集量呈正相關(guān)[36]。這些結(jié)果表明，p38MAPK與tau蛋白顯著相關(guān)，使用直接或間接p38MAPK抑制劑有可能減少tau蛋白聚集后形成的病理變化，從而減緩AD進(jìn)程。

3.3通過抑制p38MAPK途徑減少神經(jīng)炎癥 大腦主要通過先天免疫反應(yīng)進(jìn)行防御，包括激活的膠質(zhì)細(xì)胞(如小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞)，它們可以產(chǎn)生關(guān)鍵的炎癥介質(zhì)。在正常情況下，小膠質(zhì)細(xì)胞的表型受神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細(xì)胞的調(diào)節(jié)，以維持其吞噬活性并維持正常的腦微環(huán)境[37-38]。然而，在AD的情況下，小膠質(zhì)細(xì)胞失去調(diào)節(jié)功能并對炎性刺激變得更敏感[39]，加劇Aβ積聚和神經(jīng)元丟失[40]。而星形膠質(zhì)細(xì)胞在正常情況下可以調(diào)節(jié)Aβ介導(dǎo)的神經(jīng)毒性，并去除Aβ，從而產(chǎn)生圍繞斑塊的保護(hù)屏障[41]。然而，在AD的情況下，Aβ引起的過度細(xì)胞應(yīng)激可能誘導(dǎo)星形膠質(zhì)細(xì)胞的異常活化，這使得細(xì)胞釋放包括TNF-α、IL-1β和一氧化氮等促炎介質(zhì)，導(dǎo)致AD腦中的慢性炎癥狀態(tài)[42]。因此，調(diào)控神經(jīng)炎癥對于減輕AD進(jìn)展非常重要。

1998年，Bhat等[43]報道p38MAPK在神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞中具有促炎作用；該結(jié)果后來在人小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞中得到了進(jìn)一步的證明[44]。AD中的代表性病理標(biāo)志物Aβ也被鑒定為激活p38MAPK級聯(lián)的刺激物，會引起小膠質(zhì)細(xì)胞中促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生和上調(diào)[45]。Giovanni等[46]在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證了小膠質(zhì)細(xì)胞中的p38MAPK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)對Aβ誘導(dǎo)的神經(jīng)炎癥的重要性。此外，小膠質(zhì)細(xì)胞釋放的IL-1β主要通過激活核因子κB的級聯(lián)反應(yīng)影響星形膠質(zhì)細(xì)胞[47]。據(jù)報道，p38MAPK可通過直接轉(zhuǎn)錄控制參與星形膠質(zhì)細(xì)胞中iNOS和TNF-α的產(chǎn)生，導(dǎo)致慢性神經(jīng)炎癥[44,48]。這些結(jié)果意味著p38MAPK參與膠質(zhì)細(xì)胞活化和隨后的神經(jīng)炎癥，導(dǎo)致慢性神經(jīng)毒性。因此，阻斷神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞中的p38MAPK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)是減輕AD進(jìn)展的途徑之一。

4 p38MAPK信號通路與天然產(chǎn)物、AD間的關(guān)系

由于AD的病因復(fù)雜，單一靶點(diǎn)的治療藥物不能顯著延緩AD的進(jìn)程，研發(fā)多靶點(diǎn)的AD治療藥物是目前最具前景的研發(fā)策略。近年來，隨著分離、純化以及分析等技術(shù)的迅速發(fā)展，天然產(chǎn)物藥物防治AD的研究有了重大突破。越來越多的天然化合物被發(fā)現(xiàn)具有抗AD的作用，如淫羊藿苷、蝦青素及芹菜素均可通過劑量依賴性方式抑制p38MAPK，減少Aβ誘導(dǎo)的神經(jīng)毒性和神經(jīng)元凋亡[55-57]。五味子多糖可以通過激活MAPK途徑緩解神經(jīng)炎癥[58]。黃芪甲苷Ⅳ通過抑制p38MAPK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑改善內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)的Aβ25-35處理的PC12細(xì)胞的凋亡[59]。在通過p38抑制靶向Tau病理學(xué)上，水溶性維生素E類似物通過抑制氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的p38活化降低神經(jīng)細(xì)胞中的tau毒性[60]。原花青素是一類天然存在的黃酮類化合物，可抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)的p38激活級聯(lián)反應(yīng)，從而導(dǎo)致磷酸化tau蛋白量減少和鉛誘導(dǎo)的認(rèn)知障礙的改善[61]。這些化合物不直接抑制p38MAPK，但可能靶向p38MAPK的相關(guān)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)或上游途徑。在通過抑制p38MAPK途徑減少神經(jīng)炎癥的研究上，天然產(chǎn)物α-iso-cubebene通過抑制Aβ刺激的小膠質(zhì)細(xì)胞中的p38MAPK活化而表現(xiàn)出抗炎活性[62]。Xanthoceraside是一種從文冠果殼中提取的新型三萜皂苷，通過抑制MAPK活性發(fā)揮神經(jīng)抗炎、緩解學(xué)習(xí)記憶障礙的作用[63]。另外，新的研究發(fā)現(xiàn)，tau的細(xì)胞外非磷酸化和去磷酸化形式(而不是過度磷酸化的tau)激活膠質(zhì)細(xì)胞中的p38MAPK途徑，從而在這些細(xì)胞中引發(fā)tau病理學(xué)途徑[64]。已有研究報道，天然化合物Obovatol和Glaucocalyxin B通過介導(dǎo)p38MAPK途徑失活降低在小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的神經(jīng)炎癥[65-66]。Ecklonia cava是一種可食用的褐色海藻，已被公認(rèn)為生物活性衍生物的主要來源，可通過抑制p38，顯示出強(qiáng)烈的抗炎作用[67]。糖類似物Floridoside可抑制小膠質(zhì)細(xì)胞中的促炎反應(yīng)，并通過阻斷脂多糖處理的BV-2細(xì)胞中的p38MAPK磷酸化下調(diào)iNOS和環(huán)氧合酶2[68]。除此以外，Morroniside是山茱萸干燥成熟果肉的一種活性單體，最近發(fā)現(xiàn)Morroniside可以逆轉(zhuǎn)p38MAPK磷酸化后導(dǎo)致的細(xì)胞死亡[69]。淫羊藿次苷Ⅱ是一種來自淫羊藿的黃酮類化合物，研究發(fā)現(xiàn)，淫羊藿次苷Ⅱ可能通過抑制MAPK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑調(diào)節(jié)鈣結(jié)合蛋白的表達(dá)，抑制細(xì)胞凋亡[70]。在Aβ誘導(dǎo)的AD小鼠中，口服富含蜂膠的黃烷酮，通過抑制p38MAPK途徑改善行為表現(xiàn)并恢復(fù)神經(jīng)元功能；此外，通過改善線粒體膜電位和抑制線粒體氧化應(yīng)激，使小鼠線粒體功能障礙顯著減輕[71]。

5 小 結(jié)

AD是日趨嚴(yán)重的神經(jīng)退行性疾病，社會成本、家庭負(fù)擔(dān)逐年增加。p38MAPK信號通路與AD發(fā)病過程中神經(jīng)元出現(xiàn)的改變以及病理性結(jié)構(gòu)均具有一定的聯(lián)系，而許多天然產(chǎn)物可通過p38MAPK信號通路對AD起到保護(hù)作用。天然產(chǎn)物具有的諸多優(yōu)點(diǎn)使其成為尋找治療AD藥物先導(dǎo)化合物的極佳來源，因此，進(jìn)一步研究應(yīng)更深入調(diào)查p38MAPK信號通路對AD發(fā)病機(jī)制的作用以及致力于開發(fā)高效的天然產(chǎn)物，在闡明其作用機(jī)制的同時提高天然產(chǎn)物對人體的親和性及穿透血腦屏障的能力。相信在不久的將來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，圍繞p38MAPK信號通路能開發(fā)出更有效的天然產(chǎn)物藥物預(yù)防和治療AD。