王德生，蘇慶杰，龍發(fā)青，張余輝，王布飛，陳斌，夏詩亮

（海南醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院 神經(jīng)內(nèi)科，海南 ?？?570311）

認(rèn)知功能減退是一種與年齡相關(guān)的疾病，目前正形成一種全球化的趨勢(shì)。許多與年齡相關(guān)的心腦血管疾病，如高血壓、糖尿病、慢性腦低灌注性腦損傷，以及神經(jīng)退行性疾病如阿爾茨海默病、帕金森病等都可導(dǎo)致認(rèn)知功能減退，甚至進(jìn)展為癡呆[1-2]。然而，目前尚無有效藥物緩解癡呆癥狀。白藜蘆醇是一種多酚類化合物，可通過多種信號(hào)途徑改善大腦的健康狀態(tài)，而SIRT1 的激活是其中最關(guān)鍵的一步。本文綜述白藜蘆醇通過SIRT1 調(diào)節(jié)認(rèn)知功能相關(guān)機(jī)制的最新進(jìn)展，為防治認(rèn)知功能減退及修復(fù)腦功能提供治療方向。

1 白藜蘆醇的生物學(xué)特性

白藜蘆醇（3，5，40-三羥基-反式二苯乙烯）是一種天然的非黃酮類多酚和植物抗毒素，廣泛存在于70 多種不同的植物中，尤其是藤本植物、松樹和豆科植物，特別是在葡萄皮和紅酒中含量豐富[2]。法國人高飽和脂肪飲食，心血管疾病的發(fā)病率相對(duì)較低，可能是由于持續(xù)適量攝入含有白藜蘆醇的紅葡萄酒，從而起到抑制血小板聚集，預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化斑塊進(jìn)展的作用[3]。白藜蘆醇以順式/反式異構(gòu)體存在，其中只有反式異構(gòu)體具有生物活性。體外研究證明，其是一種有效抗氧化劑，具有抗血小板、抗炎等作用。然而根據(jù)藥代動(dòng)力學(xué)分析結(jié)果，白藜蘆醇在體內(nèi)代謝迅速，雖然口服后吸收率70%，但生物利用度很低[4-5]。最近研究表明，白藜蘆醇可能對(duì)神經(jīng)變性有保護(hù)作用，并能提高認(rèn)知能力[6]。ANASTáCIO 等[2]報(bào)道用白藜蘆醇治療慢性腦部低灌注處理后的成年Wistar 大鼠，顯著抑制海馬CA1 區(qū)錐體細(xì)胞的死亡，并可預(yù)防空間和記憶能力的損害。盡管目前已有大量的研究，但白藜蘆醇的作用機(jī)制仍然沒有完全明確。

2 SIRT1 的生物學(xué)特性

SIRT1 是沉默信息調(diào)節(jié)2 蛋白（Sirtuin）家族的成員，與酵母蛋白Sir2 同源。該蛋白是Ⅲ類組蛋白去乙酰化酶，屬于氧化煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）依賴酶家族成員。目前已在哺乳動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)有7 種Sirtuin 酶在特定組織中廣泛表達(dá)。SIRT 有不同的亞細(xì)胞定位：SIRT6 和SIRT7 位于細(xì)胞核，SIRT1 和SIRT2 在細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)之間穿梭，SIRT3、SIRT4 和SIRT5 存在于線粒體中。在7 種哺乳動(dòng)物Sirtuin 中，SIRT1 是研究最廣泛的，這種酶在大腦、心臟、腎臟、肝臟、胰腺、骨骼肌、脾臟和白色脂肪組織中高表達(dá)。1999年，Sir2 被發(fā)現(xiàn)可以延長酵母菌壽命[7]，將Sir2整合到野生型菌株中，可延長其30%的壽命，而Sir2突變小鼠的壽命降低50%，這是由rDNA 重組和復(fù)制受阻造成的。SIRT1 此后被發(fā)現(xiàn)在細(xì)胞壽命延長、能量和代謝調(diào)節(jié)、表觀遺傳和DNA 修復(fù)的同源重組中都有一定作用。在熱量限制的哺乳動(dòng)物中，SIRT1 促進(jìn)脂肪分解供能，改善肝臟、骨骼肌、脂肪組織對(duì)胰島素的敏感性，保護(hù)胰島β 細(xì)胞的功能[8-9]。

雖然SIRT1 在大多數(shù)腦區(qū)都有表達(dá)，但主要在海馬、丘腦和孤束核的細(xì)胞核內(nèi)[7]。SIRT1 是多個(gè)相互聯(lián)系的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵組成部分，調(diào)節(jié)樹突和軸突的生長。SIRT1基因敲除小鼠的大腦解剖結(jié)構(gòu)基本正常，但在樹突發(fā)育和突觸可塑性方面存在缺陷[7]。限制熱量攝入和運(yùn)動(dòng)可以逆轉(zhuǎn)腦內(nèi)因神經(jīng)元老化、高脂飲食和各種病理?xiàng)l件導(dǎo)致的SIRT1 水平的降低。

3 白藜蘆醇通過調(diào)節(jié)SIRT1 改善認(rèn)知

研究表明，白藜蘆醇通過激活SIRT1 或促進(jìn)SIRT1 表達(dá)改善認(rèn)知功能[10]。白藜蘆醇作為最有效的天然Sirtuin 活物之一，通過降低乙?；孜锏腒m 值（可達(dá)8 倍）發(fā)揮作用，使人SIRT1（但不包括酵母Sir2 和人SIRT2）的活性提高。白藜蘆醇的存在與否決定了p53-AMC 肽（與熒光載體7-氨基-4-甲基香豆素相連的p53）是否會(huì)與SIRT1 相互作用。2015年，CAO 等[11]對(duì)SIRT1、白藜蘆醇、7-氨基-4-甲基香豆素（AMC）組成復(fù)合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，SIRT1 酶含有3 個(gè)重要的功能結(jié)構(gòu)域：N 端結(jié)構(gòu)域（NTD）、C 末端結(jié)構(gòu)域（CTD）和保守催化結(jié)構(gòu)域（CD），2 個(gè)功能性白藜蘆醇分子介導(dǎo)AMC-肽與SIRT1 的N端結(jié)構(gòu)域（NTD）相互作用，從而促進(jìn)SIRT1 的活化。這與之前的研究一致，白藜蘆醇激活SIRT1 依賴于熒光載體。

白藜蘆醇可以通過提高SIRT1 水平來改善認(rèn)知障礙，雖然機(jī)制有待完全闡明，可能與其抗氧化、抗炎、抗凋亡、自噬調(diào)節(jié)、增加腦血流量和改善突觸可塑性有關(guān)。

3.1 白藜蘆醇的抗氧化作用

由活性氧（reactive oxygen species, ROS）累積導(dǎo)致氧化應(yīng)激是神經(jīng)發(fā)生退行性改變的因素之一。在人體中，ROS 的主要來源于超氧化物，超氧化物損傷DNA 和細(xì)胞膜，誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)，常導(dǎo)致不良后果。大腦耗氧較多，并同時(shí)產(chǎn)生大量的ROS，但其抗氧化能力一般[8]。因此，由衰老等因素導(dǎo)致抗氧化系統(tǒng)能力降低可能導(dǎo)致認(rèn)知功能的損害。

過氧化物酶體增殖活化受體γ（PPAR-γ）與輔助活化因子1-α（PGC-1α）是線粒體的轉(zhuǎn)錄輔助激活因子和主調(diào)節(jié)因子，PGC-1α 刺激線粒體的物質(zhì)合成和呼吸功能，并與PPAR-γ 相互作用，從而允許該蛋白與多種轉(zhuǎn)錄因子相互作用。目前已知PGC-1α可正調(diào)節(jié)線粒體對(duì)氧化損傷的保護(hù)作用，預(yù)防氧化應(yīng)激導(dǎo)致的內(nèi)皮功能障礙和細(xì)胞凋亡。PGC-1α 基因敲除小鼠對(duì)氧化應(yīng)激和1-甲基-4-苯基-1，2，3，6-四氫吡啶（MPTP）和紅藻氨酸誘導(dǎo)的神經(jīng)變性作用更敏感，而提高PGC-1α 水平對(duì)由氧化應(yīng)激導(dǎo)致的神經(jīng)損害有顯著的保護(hù)作用。由于PGC-1α 是SIRT1的靶標(biāo)，白藜蘆醇可以通過SIRT1 介導(dǎo)的去乙?；g接作用于PGC-1α，從而通過抵抗氧化作用來改善認(rèn)知障礙。

最近的一項(xiàng)探討白藜蘆醇對(duì)大腦中動(dòng)脈閉塞再灌注動(dòng)物模型腦缺血的影響研究結(jié)果表明，白藜蘆醇明顯降低大鼠海馬中的ROS 和細(xì)胞凋亡的數(shù)量，增加SIRT1 的表達(dá)，揭示白藜蘆醇對(duì)腦缺血的神經(jīng)保護(hù)和抗氧化作用[12]。另一研究報(bào)道，輻射使大鼠海馬內(nèi)ROS 增加，而白藜蘆醇通過增加SIRT1 的表達(dá)和活性，抑制海馬細(xì)胞凋亡。研究表明，白藜蘆醇可能通過提高SIRT1 在保護(hù)神經(jīng)元免受氧化應(yīng)激方面起至關(guān)重要的作用[13]。

3.2 白藜蘆醇的抗炎抗凋亡作用

SIRT1 使組蛋白和一些關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子脫乙酰化，抑制各種炎癥相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄，從而在調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)中發(fā)揮重要作用[14]。白藜蘆醇預(yù)處理可提高SIRT1 水平，調(diào)節(jié)各種炎癥介質(zhì)的表達(dá)（包括IL-1β、TNF-α、nlrp 等），減輕神經(jīng)炎癥、凋亡和異氟醚誘導(dǎo)的認(rèn)知功能損害[15]。目前已知由小膠質(zhì)細(xì)胞激活介導(dǎo)的神經(jīng)炎癥與認(rèn)知功能障礙直接相關(guān)。在基因表達(dá)突變型人淀粉樣蛋白前體蛋白（APP）和突變型人早老素-1（PS1）的雙轉(zhuǎn)基因小鼠的動(dòng)物模型中，使用米諾環(huán)素抑制小膠質(zhì)細(xì)胞活化和炎癥細(xì)胞因子分泌，改善了海馬神經(jīng)發(fā)生和海馬依賴性學(xué)習(xí)任務(wù)中的行為表現(xiàn)。小膠質(zhì)細(xì)胞也是突觸修飾的關(guān)鍵，影響發(fā)育中和發(fā)育成熟的大腦突觸的重塑和可塑性。海馬細(xì)胞通過小膠質(zhì)細(xì)胞特異性補(bǔ)體受體3（CR3）和趨化因子受體Cx3cr1 的表達(dá)，使小膠質(zhì)細(xì)胞與突觸發(fā)生相互作用，從而恢復(fù)認(rèn)知功能。長期的突觸抑制可以引發(fā)炎癥性神經(jīng)病，并導(dǎo)致認(rèn)知功能衰退。

近年發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇通過miRNA 調(diào)節(jié)小鼠小膠質(zhì)細(xì)胞中的SIRT1 和神經(jīng)炎癥，miR-204 通過抑制SIRT1的表達(dá)，提高炎癥相關(guān)基質(zhì)金屬蛋白酶9（MMP-9）、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（iNOS）和IL-1β 的水平，而抑制miR-204 或白藜蘆醇處理可以恢復(fù)SIRT1 表達(dá)。miR-204 抑制劑通過激活半胱天冬酶依賴性細(xì)胞凋亡，抑制小膠質(zhì)細(xì)胞增殖和活力。白藜蘆醇和miR-204 抑制劑均能抑制脂多糖（LPS）誘導(dǎo)的小膠質(zhì)細(xì)胞活化和細(xì)胞增殖，抑制炎癥進(jìn)展，并通過上調(diào)SIRT1 促進(jìn)細(xì)胞凋亡[14]。β-淀粉樣蛋白（Aβ）斑塊沉積是阿爾茨海默病的標(biāo)志之一，其可導(dǎo)致小膠質(zhì)細(xì)胞激活，并使誘導(dǎo)型iNOS 表達(dá)增加、神經(jīng)元凋亡和變性。Aβ 通過核因子κB（NF-κB）使小膠質(zhì)細(xì)胞活化，Rea/p65 亞基的可逆乙酰化或去乙?；瘏⑴c翻譯后的過程。Lys310 乙?；閷?dǎo)NF-κB 信號(hào)通路的常規(guī)修飾，SIRT1 可以引發(fā)Lys310 去乙?；蚇F-κB 信號(hào)通路的抑制。

3.3 白藜蘆醇改善突觸可塑性

突觸可塑性是學(xué)習(xí)和記憶形成的神經(jīng)元分子基礎(chǔ)，突觸結(jié)構(gòu)可塑性是指突觸的數(shù)量、突觸連接的形成和突觸間隙的變化，而突觸功能可塑性反映了突觸傳遞功效的增強(qiáng)和下降。長時(shí)程增強(qiáng)和長時(shí)程抑制可能與學(xué)習(xí)和記憶的細(xì)胞相關(guān)[16]，認(rèn)知能力缺陷與突觸功能的破壞相關(guān)。最近的證據(jù)表明白藜蘆醇是一種潛在的海馬突觸可塑性增強(qiáng)劑，可以改善認(rèn)知功能[17-18]。

腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（brain-derived neurotrophic factor, BDNF）是控制神經(jīng)元分化和存活、突觸形成、突觸可塑性及海馬長時(shí)程增強(qiáng)（LTP）的調(diào)節(jié)因子。BDNF 通過紅藻氨酸、高頻刺激或提高氯化鉀水平調(diào)節(jié)突觸可塑性，通過電壓門控鈣通道（VGCC）和N-甲基-d-天冬氨酸受體（NMDAR）使Ca2+內(nèi)流，Ca2+內(nèi)流觸發(fā)cAMP 反應(yīng)元件結(jié)合蛋白（CREB）的磷酸化，磷酸化的CREB（p-CREB）與BDNF 基因內(nèi)的關(guān)鍵Ca2+反應(yīng)元件（CRE）結(jié)合并促進(jìn)轉(zhuǎn)錄BDNF。這個(gè)過程激活BDNF 轉(zhuǎn)錄并調(diào)節(jié)海馬LTP。

SIRT1 通過miRNA 介導(dǎo)的機(jī)制調(diào)節(jié)BDNF 表達(dá)。SIRT1 與轉(zhuǎn)錄因子YY1 復(fù)合物結(jié)合限制miR-134 的表達(dá)，影響CREB-BDNF軸并促進(jìn)BDNF轉(zhuǎn)錄。BDNF 抑制miR-134 的活性，同時(shí)抑制含有Lim 結(jié)構(gòu)域的蛋白激酶1（Limk1）翻譯，并促進(jìn)樹突發(fā)育。SIRT1 在海馬神經(jīng)元中的過表達(dá)也可能使甲基-CpG結(jié)合蛋白2（MeCP2）去乙?；?，從而促進(jìn)BDNF 轉(zhuǎn)錄。所有這些途徑都通過SIRT1 提高BDNF 水平，白藜蘆醇可以增強(qiáng)這一過程。表明白藜蘆醇可能通過SIRT1影響B(tài)DNF 表達(dá)，調(diào)節(jié)突觸可塑性并改善認(rèn)知[19]。

3.4 白藜蘆醇增加腦血流量

正常大腦功能的維持依賴于腦血流量（cerebral blood flow, CBF），其向大腦提供營養(yǎng)物質(zhì)，并去除大腦中有害的代謝產(chǎn)物。血管性認(rèn)知障礙是由于腦血流量不足導(dǎo)致的神經(jīng)功能緩慢下降。研究表明，雙側(cè)頸總動(dòng)脈狹窄（bilateral common carotid stenosis, BCCS）引起的腦灌注不足導(dǎo)致腦缺氧和神經(jīng)炎癥，最終導(dǎo)致記憶障礙，Sirt1 高表達(dá)小鼠在BCCS 手術(shù)后與對(duì)照組相比明顯保留CBF。此外，SIRT1 通過對(duì)內(nèi)皮型eNOS乙?；囊种疲せ钅X內(nèi)eNOS-NO 系統(tǒng)，在腦灌注不足和缺血性損傷后起到保護(hù)作用。SIRT1 使eNOS 中的鈣調(diào)蛋白結(jié)合結(jié)構(gòu)域中的賴氨酸496 和506 去乙酰化，從而促使NO 的產(chǎn)生，而NO 具有血管擴(kuò)張、抑制白細(xì)胞黏附、抗血小板聚集和細(xì)胞凋亡的特點(diǎn)[20]。因此，白藜蘆醇可以通過激活SIRT1/eNOS/NO 軸來增加CBF，這可能與空間記憶有關(guān)。

3.5 白藜蘆醇與自噬作用

自噬在急性腦損傷和一些神經(jīng)退行性疾病中起著神經(jīng)保護(hù)作用。研究表明，白藜蘆醇可能通過調(diào)節(jié)自噬途徑起到神經(jīng)保護(hù)作用，但結(jié)果有些矛盾。在TBI 大鼠模型中，白藜蘆醇抑制海馬中的神經(jīng)元自噬，降低自噬標(biāo)記蛋白微管相關(guān)蛋白輕鏈3-Ⅱ（LC3-Ⅱ）和Beclin1 水平，并減輕腦水腫和促進(jìn)認(rèn)知功能恢復(fù)[21]。添加白藜蘆醇可通過抑制糖原合成酶激酶-3β（GSK-3β）介導(dǎo)的自噬和細(xì)胞凋亡，增加谷氨酸處理的星形膠質(zhì)細(xì)胞的活力[22]。然而，其他實(shí)驗(yàn)獲得不同的結(jié)果，在Aβ1-42處理的PC12 細(xì)胞中提高LC3-II/LC3-I，使Parkin 和Beclin-1 表達(dá)升高[23]。白藜蘆醇可通過增強(qiáng)自噬，抑制NOD 樣受體家族及含有Pyrin 結(jié)構(gòu)域3（NLRP3）的炎性體激活，起到對(duì)腦缺血再灌注損傷的保護(hù)作用[24]。在魚藤酮誘導(dǎo)的PD 細(xì)胞模型中，白藜蘆醇通過誘導(dǎo)自噬保護(hù)細(xì)胞免于凋亡，這可能是通過激活A(yù)MPK/SIRT1 途徑介導(dǎo)的[18]。該結(jié)果差異可能由于細(xì)胞系不同，白藜蘆醇治療的持續(xù)時(shí)間和劑量不同引起。因此，其機(jī)制仍需要進(jìn)一步研究。

4 研究展望

衰老和神經(jīng)退行性病變導(dǎo)致的認(rèn)知功能下降在老年人群中很常見。白藜蘆醇可通過其抗氧化、抗炎、抗凋亡和自噬調(diào)節(jié)作用，以及增加CBF 和改善突觸可塑性的能力，改善記憶和認(rèn)知。miRNA 可能成為新的治療方向。如前所述，SIRT1 在影響CREB-BDNF軸的過程中抑制miR-134，并增強(qiáng)學(xué)習(xí)和記憶能力，而miR-204 與SIRT1 mRNA 的3'-UTRs 結(jié) 合，降低SIRT1 的水平，激活小膠質(zhì)細(xì)胞，促進(jìn)炎癥反應(yīng)。因此，miRNA 可能成為未來治療的靶點(diǎn)之一，而SIRT1活化劑的臨床應(yīng)用及多靶點(diǎn)調(diào)控機(jī)制的進(jìn)一步明確將有助于神經(jīng)損傷的治療。