沈旭日,劉福旺,劉延曼,杜佳芮,侯雪芹

[山東第一醫(yī)科大學(山東省醫(yī)學科學院)藥學院,泰安 271016]

阿爾茨海默病(Alzheimer's disease,AD)是一種慢性、進行性神經(jīng)退行性疾病。其主要病理特點為β-淀粉樣蛋白(amyloid β-protein,Aβ)在腦內(nèi)沉積而形成的老年斑和神經(jīng)細胞內(nèi)tau蛋白過度磷酸化形成的神經(jīng)元纖維纏結(jié)常伴有氧化應激等,進而導致神經(jīng)元細胞損傷和死亡[1]。最新流行病學調(diào)查顯示,在65歲以上癡呆癥患者中,女性患者可高達男性的2～3倍[2]。這與女性AD體內(nèi)雌激素水平下降密切相關。絕經(jīng)早期給予雌激素治療,持續(xù)5年,女性患AD的風險可下降約30%,連續(xù)使用10年,風險降低更為顯著[3],但這種療法也增加乳腺癌等其他疾病的發(fā)生率[4],目前尚無更好的解決辦法。植物雌激素是指植物中能與哺乳動物體內(nèi)雌激素受體結(jié)合并將其激活的一類化合物,對機體有著不同程度的保護和改善的作用。植物雌激素具有內(nèi)源雌激素類似結(jié)構(gòu),可結(jié)合體內(nèi)的雌激素受體,產(chǎn)生生物效應。這些證據(jù)進一步驗證利用植物雌激素治療和預防絕經(jīng)后女性AD具有重要的現(xiàn)實意義和廣闊的應用前景。目前,植物雌激素主要分為香豆素類、黃酮類、木脂素類及二苯乙烯類四大類,筆者將對近年來植物雌激素在防治阿爾茨海默病中的作用研究進展進行闡述。

1 雌激素樣作用中藥單體

1.1二苯乙烯苷(tetrahydroxy stilbene glucoside,TSG) TSG是蓼科植物何首烏的主要有效成分,雌激素樣作用具有多種生理活性與藥用價值,在降血脂、抗衰老、抑制腫瘤等方面受到廣泛關注。有研究發(fā)現(xiàn)TSG作用APP/PS1/Tau三轉(zhuǎn)基因鼠后,下調(diào)糖原合成酶激酶3β(glycogen synthase kinase 3,GSK-3β)和蛋白激酶(protein kinase A,PKA)的mRNA表達水平與蛋白表達,上調(diào)蛋白磷酸酶2A(protein phosphatase 2A,PP2A)的mRNA表達,從而緩解Tau蛋白異常磷酸化[5]。TSG可通過調(diào)節(jié)GSK-3β/PP2A活性干預Tau蛋白磷酸化進程發(fā)揮抗癡呆作用[6]。另有研究表明,TSG通過調(diào)節(jié)GSK-3β,磷脂酰肌醇3-激酶(phos-phatidylinositide 3-kinases,PI3K),蛋白激酶C (protein kinase C,PKC),PKB,PKA的表達能夠抑制Tau蛋白過度磷酸化,改善AD病理狀態(tài)[7]。同時,TSG還可以降低β-淀粉樣前體蛋白裂解酶1(recombinant beta-site APP cleaving enzyme 1,bACE1)、半胱氨酸蛋白酶3(caspase-3,CASP3)表達,減少Aβ產(chǎn)生,改善神經(jīng)元損傷,增加神經(jīng)元突觸相關蛋白的表達,從而發(fā)揮對AD的治療作用[8-9]。

1.2蛇床子素(osthol,OST) OST又名甲氧基歐芹酚,是中藥蛇床子主要活性成分之一,具有雌激素樣作用[10]。最新研究發(fā)現(xiàn),OST具有中樞抗AD的作用,給予OST處理后的APP/PS1小鼠海馬體的CA3和DG中的神經(jīng)元損傷較少,抑制神經(jīng)元凋亡,提高神經(jīng)膠質(zhì)細胞系衍生神經(jīng)營養(yǎng)因子(glial cell line-derived neurotrophic factor,GDNF)、突觸素(synaptophysin,SYP)和突觸后密度蛋白95(postsynaptic density protein 95,PSD95)的表達,降低Tau蛋白磷酸化水平,提高AD小鼠學習和記憶功能[11]。OST還能改善雌激素下降導致認知功能障礙的去卵巢小鼠學習記憶,影響海馬體中突觸蛋白,ERα,腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(brain-derived neurotrophic factor,BDNF),酪氨酸蛋白激酶B(neurotrophic receptor tyrosine kinase 2,TrKB),海馬環(huán)磷腺苷效應元件結(jié)合蛋白(cAMP-response element binding protein,p-CREB),磷酸化蛋白激酶(phosphorylated protein kinase,p-Akt)和RAS相關C3肉毒菌毒素底物1重組蛋白(recombinant ras related C3 botulinum toxin substrate 1,Rac1)水平[12]?？梢?OST的雌激素樣作用參與了改善AD的認知缺陷,緩解雌激素下降誘導的焦慮和抑郁樣行為,為后期蛇床子素抗AD的藥物研發(fā)提供了理論依據(jù)。

1.3葛根素 葛根素是中藥葛根中分離的異黃酮類衍生物,具有多種活性,如抗癌、抗炎、抗氧化、抗應激[13]等作用,臨床上多用于冠心病心絞痛等。有研究表明葛根中的活性化合物可改善經(jīng)退行性疾病的認知障礙,能有效抑制AD小鼠大腦皮層中的鐵過載,對鐵過載條件下的中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)揮保護作用[14],這可能與葛根素減少炎癥和氧化應激有關[15]。此外,葛根素還可以通過激活Akt/GSK-3β信號通路改善APP/PS1小鼠的認知能力[16],這與激活Akt,減少GSK-3β的活化,誘導APP/PS1小鼠海馬體中Nrf2的核易位有關。也有發(fā)現(xiàn)葛根素可穿透血腦屏障,與AD發(fā)生發(fā)展中起到核心作用的乙酰膽堿脂酶(acetylcholinesterase,AChE)、環(huán)氧合酶-2(COX-2)、CASP3的分子對接和動力學模擬中具有較高的穩(wěn)定性[17]。研究結(jié)果顯示,葛根素在體內(nèi)能抑制AChE,使抗氧化物活性恢復正常,降低腦內(nèi)炎癥因子,下調(diào)COX-2、CASP3表達,上述均體現(xiàn)植物雌激素葛根素具有潛在預防及緩解AD作用。

1.4槲皮素 槲皮素主要廣泛分布于山楂、茶葉、覆盆子等多種植物中,是一種黃酮醇類化合物。具抗腫瘤、抗自由基、抗氧化、抗炎和免疫調(diào)節(jié)功能等。這些特性對癌癥、衰老、心血管疾病的治療和預防有著重要的意義。研究發(fā)現(xiàn),槲皮素還可通過血腦屏障,發(fā)揮雌激素樣作用,在退行性疾病中尤為重要,概括為兩方面:①抗氧化作用,抑制細胞的凋亡。②調(diào)控雌激素受體,影響雌激素受體(ER)下游信號通路。槲皮素還可抑制乙酰膽堿酯酶改善AD的認知癥狀[18]。也有研究驗證槲皮素是AChE和丁酰膽堿酯酶 (Butyrylcholinesterase,BChE)的競爭性抑制劑,這種現(xiàn)象可以解釋槲皮素對這兩種酶的抑制作用,從而防止乙酰膽堿降解和減少Aβ的生成[19]。可見,槲皮素的雌激素樣作用參與改善AD的認知障礙關聯(lián)的多個機制,為槲皮素抗AD的藥物研發(fā)提供理論依據(jù)。

1.5木脂素 木脂素是一類由兩分子苯丙素衍生物(即C6-C3單體)聚合而成的天然化合物,又稱為木脂體。有研究表明,木脂素中五味子乙素可通過下調(diào)AD小鼠腦組織p53和Bax蛋白的表達,降低細胞質(zhì)中細胞色素C(cytochrome C,Cyt C)含量,下調(diào)下游CASP9,CASP3的表達,抑制神經(jīng)元線粒體凋亡,改善其記憶能力[20]。五味子醇甲及五味子甲素可以提高腦內(nèi)超氧化物歧化酶(SOD)和GSH-Px活性,減少丙二醛(MDA)含量,增加谷胱甘肽(glutathione,GSH)含量并降低氧化型谷胱甘肽(glutathione Oxidized,GGSG)含量,且五味子甲素改善腦中氧化應激的作用要好于五味子醇甲[21]。另有研究發(fā)現(xiàn),五味子中的木脂素可以調(diào)節(jié)腦組織中神經(jīng)遞質(zhì)及其代謝物的水平,減少Aβ沉積,提高APP/PS1小鼠的學習和記憶能力[22]。五味子甲素通過抑制 iNOS/Iba-1細胞和白細胞介素(interleukin,IL)-6表達的比例,增強APP/PS1小鼠中 Arg-1/Iba-1細胞和IL-10表達的比例?？梢?木脂素具有潛在的抗AD藥物[23]。

1.6丹參酮 丹參酮是從中藥丹參根莖中提取的化合物,屬于蒽醌類。具有活血化瘀、通經(jīng)止痛、清心除煩、涼血消癰的作用。丹參酮具有保護心腦血管、抗腫瘤、抗炎、抗氧化、抗菌、調(diào)節(jié)細胞凋亡等多種藥理作用[24]。近年來,丹參酮對腦缺血和阿爾茨海默病的藥理研究越來越被重視[25]。目前發(fā)現(xiàn)丹參酮能明顯保護AD大鼠腦內(nèi)膽堿能系統(tǒng),減輕腦內(nèi)神經(jīng)毒性,改善認知作用[26],給予丹參酮后,海馬各亞區(qū)誘導型一氧化氮合成酶(iNOS)的表達有不同程度的減少,顳葉中iNOS、基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP-2)的mRNA及蛋白表達下調(diào)。這可能是通過降低Aβ誘導的iNOS及MMP-2的表達,抑制氧化應激損傷來完成的[27]。此外,丹參酮還作用PI3K/AKT通路、降低腦內(nèi)炎癥反應、抑制小膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞過度激活[28]?？梢?丹參酮在抗AD的作用中呈多元化現(xiàn)象。

2 雌激素樣作用中草藥

2.1紅花 紅花為菊科植物紅花(CarthamustinctoriusL.)的干燥花。其主要成分含紅色的和黃色的色素,分離得到紅花苷、前紅花苷、紅花黃色素A及B等。紅花具有調(diào)節(jié)血液狀態(tài)、抗缺氧、抗自由基損傷、擴張血管等作用,紅花雌激素樣作用于子宮,起到活血調(diào)經(jīng)、散瘀止痛的作用。有研究評估紅花對APP/PS1小鼠認知功能的影響,紅花緩解雌性APP/PS1小鼠的空間記憶障礙,可能與降低大腦或血清中的Aβ沉積、炎癥因子、氧化損傷水平有關,而APP/PS1小鼠腦內(nèi)Aβ沉積是由介導的星形膠質(zhì)細胞過度活化引起[29]。此外,紅花可降低特定位點的Tau磷酸化,抑制APP/PS1轉(zhuǎn)基因小鼠中CDK-5(cyclin-dependent kinase 5)和GSK-3β的活性,顯著改善AD鼠學習記憶缺陷[30]。這些結(jié)果表明,紅花對改善AD的認知功能障礙有一定的作用,是一種潛在的抗AD中草藥。

2.2虎杖 虎杖(Rhizoma et Radix Polygoni Cuspidati)為蓼科植物虎杖(PolygonumcuspidatumSieb.etZucc.)的干燥莖和根。研究發(fā)現(xiàn),虎杖可增加5'單磷酸腺苷活化蛋白激酶[Adenosine 5'-monophosphate (AMP)-activated protein kinase,AMPK]的活性,改善腦內(nèi)的能量代謝紊亂,促使過氧化物酶體增值物激活受體(PGC-1α)及腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)表達增加,降低腦內(nèi)Aβ的集聚和Tau蛋白的磷酸化,改善AD小鼠的學習記憶障礙[31]。此外,虎杖苷對AD腦內(nèi)海馬神經(jīng)元有改善作用,可減少神經(jīng)元核固縮及退化,提升APP/PS1小鼠認知功能、探索能力、活動能力以及記憶力[32]。虎杖苷可通過抑制線粒體凋亡途徑抑制Aβ25-35誘導的SH-SY5Y細胞凋亡,表明虎杖神經(jīng)保護作用有著顯著的表達,其虎杖苷對AD的預防及治療也有著重要作用。

2.3何首烏 何首烏(RadixPolygoniMultiflori)為蓼科植物何首烏PolygonummultiforumThunb.的干燥塊根。具有補肝益腎、益髓延年之功。近年來,有報道稱何首烏通過調(diào)控提高 miRNA-101 含量來負性調(diào)控APP的生成,從而延緩 AD 的進程、改善 AD 的癥狀[33],這可能與何首烏的有效成分中TSG的活性最高有關。另外,何首烏天然活性成分TSG具有抗氧化應激作用,許多研究發(fā)現(xiàn),TSG對神經(jīng)退行性疾病有保護性作用[34-35]。TSG處理后,APP/PS1小鼠腦內(nèi)SOD1、SOD2和GPx等抗氧化酶均明顯增加,通過促進谷胱甘肽過氧化物酶4(GPx4)和其他鐵質(zhì)相關蛋白質(zhì)或酶的表達降低鐵質(zhì)和氧化應激,抑制APP/PS1小鼠腦內(nèi)Aβ的產(chǎn)生和沉積[36]。另外,TSG作為AMPK激活劑,通過AMPK/Tet2促進存活的神經(jīng)祖細胞增殖和分化,減弱小膠質(zhì)細胞NLRP3神經(jīng)炎癥,有希望成為提高學習記憶能力的緩解劑[37]。因此何首烏對潛在AD預防有著一定的作用。

2.4菟絲子 菟絲子(SemenCuscutae)為旋花科菟絲子CuscutachinensisLam的干燥成熟種子。其主要活性成分是黃酮,對下丘腦-垂體-性腺軸內(nèi)分泌功能具有多方面的影響,具有類雌激素樣活性,可明顯提高大鼠血清E2、P水平,增加垂體、卵巢、子宮的質(zhì)量,改善內(nèi)分泌功能[38-39]。在菟絲子干預AD靶點基因的生物過程與通路富集分析,闡明菟絲子干預AD的潛在作用機制可能與抑制Tau蛋白異常磷酸化、調(diào)節(jié)PI3K信號通路、降低病毒感染導致的炎癥反應、增強神經(jīng)元突觸可塑性、調(diào)節(jié)雌激素等有一定關聯(lián)[40]。有實驗驗證菟絲子對Aβ沉積物沒有影響,但對Aβ誘導的突觸缺失有保護作用,進而改善28周齡5xFAD小鼠的記憶[41]。這些結(jié)果為后續(xù)研究菟絲子干預AD的相關機制的研究提供理論依據(jù)。

2.5枸杞子 枸杞子(FructusLycii)為茄科植物寧夏枸杞LyciumbarbarumL.的干燥成熟果實。其主要活性成分是枸杞多糖,具有滋肝補腎、益精明目之功效。近年來,研究發(fā)現(xiàn)枸杞子中的枸杞多糖(Lycium barbarum polysaccharides,LBPs)對小鼠海馬神經(jīng)元細胞系缺糖缺氧再灌注損傷有良好的改善作用,可提高海馬神經(jīng)元細胞內(nèi)抗氧化酶的活性,促進海馬神經(jīng)前體增值,改善海馬功能[42],還可緩解雌激素缺乏引起的小鼠空間學習記憶的障礙,減輕神經(jīng)元的損傷[43]。在ICR雌性小鼠OVX模型中,OVX組小鼠海馬CA1區(qū)和CA3區(qū)膠質(zhì)纖維酸性蛋白(Glial Fibrillary Acidic Protein,GFAP)陽性細胞較SHAM組小鼠明顯增多,結(jié)合體外實驗,LBP可通過減少MA細胞炎癥因子的釋放,增加HT-22 BDNF的表達,從而達到發(fā)揮保護神經(jīng)元的作用[44]。另有研究發(fā)現(xiàn),LBP可抑制Aβ42產(chǎn)生和阻礙Aβ42聚集,以及干擾Aβ引起的自噬等[45-46]。這些實驗結(jié)果提示枸杞子具有潛在抗AD作用。

3 雌激素樣作用中藥方劑

3.1二仙湯 二仙湯又名仙茅湯,出自《中醫(yī)方劑臨床手冊》。由仙茅、淫羊藿、巴知母、黃柏、當歸組成。主要用于治療更年期綜合征見有腎精不足者?，F(xiàn)代藥理學研究發(fā)現(xiàn),二仙湯具有雌激素樣作用,可提高卵巢激素分泌水平,改善圍絕經(jīng)期綜合征婦女的學習記憶能力下降、認知功能障礙[47]。二仙湯及方中溫腎藥(淫羊藿、仙茅)可通過調(diào)節(jié)ERα和ERβ在子宮中的表達而發(fā)揮植物雌激素的功能[48];在腦內(nèi)具有改善學習記憶的作用,其機制與膽堿活性和ERα有關[49]。研究發(fā)現(xiàn),二仙湯能提高去卵巢大鼠的學習記憶能力,可能與Ca2+信號通路以及Ras-related protein Rab-3A,Ras-related protein Rab-14等相關蛋白有關[50]。體外實驗中,二仙湯方劑及活性成分通過ER介導促T47D細胞增殖,與介導上調(diào)下游基因cyclin D1蛋白,誘導下游基因PS2表達發(fā)揮雌激素樣的作用[48]?？傊?二仙湯中眾多成分以多靶點的方式對AD起著不同程度的干預。

3.2黃芪散 黃芪散源自《圣濟總錄》,由葛根、黃芪、桑白皮組成,是治療消渴病、糖尿病的經(jīng)典方。此外,黃芪散的抗炎、抗氧化應激等作用對神經(jīng)系統(tǒng)也具有保護作用。網(wǎng)絡藥理學研究顯示:黃芪散治療AD具有多成分、多靶點的特點,提示方中槲皮素、葛根素、黃芪甲苷和白藜蘆醇是其關鍵有效成分[51]。有研究證明黃芪散中槲皮素可通過經(jīng)典的雌激素受體通路、MAPK途徑發(fā)揮神經(jīng)保護作用[52]。AD小鼠給予黃芪散后腦內(nèi)皮層、海馬CA1、齒狀回三個區(qū)域Aβ淀粉樣斑塊所占面積比值明顯下降,還可以減少AD轉(zhuǎn)基因小鼠腦內(nèi)過度激活增值的小膠質(zhì)細胞和星形角質(zhì)細胞數(shù)目[53]?？傊?黃芪散有多種成分延緩AD進展的作用,與抑制Aβ沉積、Tau蛋白過度磷酸化,減輕神經(jīng)炎癥反應,減少氧化應激損傷等有關[50],黃芪散可作為改善AD的潛在復方。

3.3當歸芍藥散 當歸芍藥散出自《金匱要略》,由當歸、白芍、白術(shù)、澤瀉、茯苓、川芎組成,臨床多用于婦科疾病的治療。近年來,發(fā)現(xiàn)當歸芍藥散有神經(jīng)保護作用,尤其對認知功能具有一定改善作用,與調(diào)控雌激素水平、抑制氧化應激以及神經(jīng)元突觸等轉(zhuǎn)導通路及相關信號分子有關。當歸芍藥散可縮短APP/PS1模型小鼠的逃避潛伏期,提高Y迷宮三個壁中的交替比,增加中心區(qū)域活動時間發(fā)揮學習記憶的改善作用,還能通過改變低密度脂蛋白受體相關蛋白1(low density lipoprotein receptor-related protein,LRP1)、下調(diào)Aβ轉(zhuǎn)運蛋白晚期糖基化終產(chǎn)物受體(Receptor for advanced glycation end products,RAGE)的水平,起到神經(jīng)元保護作用[54]。此外,當歸芍藥散可通過調(diào)節(jié)海馬體中的ERS/NF-κB/NLRP3通路,增加海馬的雌激素受體ERα和ERβ的表達,緩解去卵巢引起認知功能障礙的AD鼠[55]。還可以提高SAMP8小鼠體內(nèi)雌二醇和一氧化氮的含量,增強海馬突觸LTP表達[56]?？梢?當歸芍藥散對雌激素缺乏引起的認知功能障礙具有緩解作用,可能是防治圍絕經(jīng)期婦女AD的潛在藥物。

3.4七寶美髯方 七寶美髯方出自《積善堂方》,由何首烏、當歸、補骨脂、枸杞子、菟絲子、茯苓、牛膝組成。具有補益肝腎,烏發(fā)壯骨之功效。七寶美髯方的雌激素活性表征研究顯示,七寶美髯方具有顯著增加腎上腺素和雌二醇水平的作用[57],還能促進未成熟小鼠靶器官的成熟,改善卵巢雌激素水平的低下,以及子宮、陰道、乳腺的萎縮,這與七寶美髯方提高體內(nèi)雌激素水平,增加靶器官雌激素受體數(shù)目有關[58]。七寶美髯方對SAMP8小鼠的學習記憶功能發(fā)揮作用,可減緩海馬退行性病變程度,提高SOD活力[59]。另有,七寶美髯口服液能使SAMP8小鼠海馬神經(jīng)元特異性標志物神經(jīng)元核抗原(neuronal nuclei)和尼克酰胺磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(nicotinamide phosphoribosyl transferase)的表達升高,降低Aβ沉積[60]?？梢?七寶美髯口服液能夠改善AD鼠學習記憶障礙與雌激素樣密不可分。

3.5壽爾智膠囊 壽爾智膠囊由涂晉文教授根據(jù)補腎健腦、活血化瘀、化痰開竅的治法組方而成,方中有川芎、黃芪、石菖蒲、何首烏、淫羊藿、丹參、熟地等中藥[61]。研究發(fā)現(xiàn)壽爾智膠囊可改善Aβ25-35致AD大鼠腦內(nèi)PSD-95蛋白表達,對受損突觸的功能有改善作用[62]。也有研究發(fā)現(xiàn)壽爾智膠囊能通過增加IRS-1、IRS-2、P13K、AKT的表達,激活海馬神經(jīng)元胰島素信號轉(zhuǎn)導通路[63-64],改善AD大鼠的認知障礙。細胞實驗研究發(fā)現(xiàn),將壽爾智含藥血清對D-gal誘導的海馬神經(jīng)元進行干預,發(fā)現(xiàn)壽爾智膠囊可以保護海馬神經(jīng)細胞DNA免于斷裂,具有抗凋亡作用[65]?？梢?壽爾智膠囊有助于老年性癡呆的防治,可延緩衰老。

4 展望

綜上所述,植物雌激素在抗AD領域具有優(yōu)越的生物學活性,已被多項實驗證實植物雌激素對絕經(jīng)造成認知障礙有改善作用,植物雌激素與內(nèi)源性雌激素的結(jié)構(gòu)和功能相似,來源廣泛,副作用小,并且可避免雌激素(estrogen)增加乳腺癌等其他疾病的發(fā)生率[66]?，F(xiàn)代藥理研究還發(fā)現(xiàn),植物雌激素可參與機體生殖內(nèi)分泌、炎癥反應、骨代謝、神經(jīng)、心血管、腫瘤、泌尿系等多種生理功能,且與ER信號通路緊密相關[67]。目前,植物雌激素在抗AD應用研究仍以動物研究居多,限于老年鼠和轉(zhuǎn)基因小鼠等動物模型,其臨床抗AD發(fā)生、發(fā)展的應用仍待進一步探索和研究。同時,體外植物雌激素的研究劑量大,其抑制效應常呈現(xiàn)劑量和時間依賴性,在成果轉(zhuǎn)化方面仍然存在一定難度和挑戰(zhàn),需要更多的作用機制和臨床試驗驗證。未來將現(xiàn)代醫(yī)學與中醫(yī)相結(jié)合,對植物雌激素的研究可從多領域多角度剖析,更有利于AD新藥研發(fā)。總之,植物雌激素有望成為絕經(jīng)期綜合征、卵巢早衰、老年癡呆、心血管疾病、骨質(zhì)疏松癥等代謝相關性疾病的潛力藥物。