梔子苷治療阿爾采末病及神經保護的分子機制研究進展

王 磊，辛文鋒，張文生

(1.北京師范大學地表過程與資源生態國家重點實驗室，2.中藥資源保護與利用北京市重點實驗室，

3.教育部資源藥物工程研究中心，北京 100875;4.云南省三七生物技術與制藥工程研究中心，云南 昆明 650000)

阿爾采末病(Alzheimer's disease，AD)是一種進行性的中樞神經系統退行性疾病，臨床表現為認知和記憶功能障礙、精神行為異常及生活能力進行性減退［1］。腦組織中典型的病理改變包括細胞外由 β-淀粉樣肽(β-amyloid peptide，Aβ)沉積形成的老年斑(senile plaques，SPs)、細胞內過度磷酸化的tau蛋白聚集形成的神經纖維纏結(neurofibrillary tangles，NFTs)、膽堿能神經元凋亡和突觸丟失［2］，Aβ 產生相關酶的抑制劑、抗氧化劑、鈣離子拮抗劑、非甾體類抗炎藥、降膽固醇藥物、雌激素類藥物對AD的治療也有良好效果。梔子是茜草科植物梔子Gardenia jasminoides Ellis的干燥成熟果實，具有瀉火除煩、清熱利濕、涼血解毒等功效。梔子苷(geniposide)屬于環烯醚萜苷類化合物，經β-葡萄糖苷酶水解后，可得其苷元京尼平(genipin)。梔子苷和京尼平具有多種藥理活性，包括抗炎、降血糖、抗腫瘤、抗血栓、保肝利膽等。近年來研究表明梔子苷和京尼平對AD具有良好的治療作用。動物實驗證實梔子苷明顯提高AD模型動物的學習記憶能力，改善認知功能狀態;細胞實驗發現梔子苷和京尼平均具有保護神經細胞抵抗Aβ毒性損傷作用、抗氧化應激、抗內質網應激、抗炎癥反應及促進神經細胞生長等作用。隨著研究的逐漸深入，闡釋其作用的分子機制成為研究的熱點。本文對近年來梔子苷和京尼平治療AD的有關文獻進行總結，為進一步深入研究提供思路。

1 抗Aβ毒性損傷作用

老年斑是AD的主要病理標志，其核心成分是Aβ。Aβ由存在于細胞膜上的淀粉樣前體蛋白(APP)經β分泌酶和γ分泌酶水解產生的39～43個氨基酸的多肽片段，主要有Aβ1-40和Aβ1-42兩種形式，可自發聚集成可溶的寡聚態和不可溶的纖維態，纖維態的Aβ在神經細胞外沉積構成老年斑。Aβ具有神經毒性，可引起神經細胞凋亡，且不同形式的Aβ中寡聚態的毒性最強。梔子苷水溶性較好，能夠順利透過血腦屏障，是發揮神經保護作用的基礎。在腦室內注射寡聚態Aβ25-35致癡呆小鼠模型中，連續14 d灌胃給予梔子提取物能夠縮短癡呆小鼠在Morris水迷宮實驗中的尋臺潛伏期，明顯提高癡呆小鼠的空間學習記憶能力［3］。另外，梔子苷對Aβ42轉基因果蠅的短時記憶也有明顯的改善作用，保護過量產生的Aβ1-42對神經細胞的損傷［4］。進一步實驗證明梔子苷和京尼平明顯改善Aβ對體外培養大鼠海馬神經細胞的毒性損傷，劑量依賴性改善細胞形態，減少乳酸脫氫酶(lactate dehydrogenase，LDH)的漏出，40 μmol·L－1的京尼平可使LDH漏出率降低50%［5］。有研究表明京尼平能夠抑制caspase級聯反應和線粒體損傷［6］，還可通過活化MAPK信號通路發揮抗凋亡作用，對抗Aβ造成的毒性反應。

2 抗氧化應激及線粒體損傷作用

神經系統對氧的消耗大，且抗氧化機制薄弱，對氧化應激十分敏感。在AD患者腦組織神經元中存在明顯的氧化應激反應，主要表現為大量自由基的產生(包括超氧陰離子)、羥自由基(HO·)、H2O2和活性氮(ONOO－))，脂質、蛋白質和核酸的過氧化，抗氧化酶活性降低以及線粒體功能的損傷，并伴隨線粒體介導的細胞凋亡。該凋亡通路通過引起細胞色素C的釋放，活化caspase-9，啟動下游的凋亡級聯反應。

梔子苷和京尼平具有多重的抗氧化應激和保護線粒體的作用。主要表現在:①體外實驗發現梔子苷能夠捕獲自由基。利用DPPH抗氧化活性體外評價體系研究發現，梔子苷對DPPH具有微弱的清除作用［7］。② 京 尼平具有抗脂質過氧化的作用，對Fe2+/抗壞血酸引起的大鼠腦組織勻漿脂質過氧化有劑量依賴的抑制效果［8］。③ 梔 子苷通過Ras/Raf/MEK-1/Erk信號通路，促進谷胱甘肽S-轉移酶(glutathione S-transferases，GSTs)M1亞基和 M 2亞基的表達，提高GST的活性［9－10］。GST是體內重要的解毒酶系，催化還原型谷胱甘肽與親電子類物質結合，保護脂質、蛋白和核酸等免受氧化損傷［11］。④ 梔子苷激活胰高血糖素樣肽-1受體(glucagon-like peptide-1，GLP-1R)，促進 cAMP 產生，分別活化下游的 MAPK-p90RSK［12］、PI3K/Akt-Nrf2［13－14］和 PKACREB［15］信號通路，提高血紅素氧化酶(hemeoxygenase，HO-1)的表達，抵抗H2O2和ONOO－供體(SIN-1)導致的神經細胞氧化損傷。又有實驗證實梔子苷預處理對CoCl2引起的氧化應激有改善作用。梔子苷既能上調抗凋亡蛋白Bcl-2的水平，又能下調凋亡蛋白Bax、轉錄因子p53的水平，直接阻斷線粒體介導的細胞凋亡通路［16］。⑤ 梔子苷和京尼平都能結合并活化神經型一氧化氮合酶(neuronal NO synthase，nNOS)，促進細胞中 NO 的產生［17］，通過激活 cGMP 依賴的PI3 kinase/Akt通路，減少線粒體細胞色素C釋放，阻斷凋亡通路中caspase-3和caspase-9活化，抑制6-羥多巴胺和H2O2對神經細胞的氧化損傷［18－19］。

3 抗內質網應激作用

內質網是負責細胞蛋白合成、翻譯后加工修飾及正確折疊的細胞器，也是儲存Ca2+的主要場所，內質網中含有大量Ca2+依賴的分子伴侶蛋白和相關酶類。在AD病理狀況下，內質網中Ca2+流入胞質，Ca2+耗竭影響分子伴侶蛋白的正常功能，加速錯誤蛋白的積累;胞質中過量的Ca2+可激活鈣蛋白酶，進而活化caspase-12引起細胞凋亡。內質網應激還能引起線粒體細胞色素C的釋放和跨膜電位的消失，誘導氧化應激及線粒體損傷。目前尚無梔子苷和京尼平對Aβ所致內質網應激的直接實驗證據，但是京尼平對衣霉素［20］及A23187［21］引起的Neuro2a細胞內質網應激具有明顯的保護作用。京尼平(20 μmol·L－1)能夠降低內質網應激分子伴侶Bip/GRP78，CCAAT/增強子結合蛋白同源蛋白(CHOP)的mRNA及蛋白水平，還能抑制凋亡通路中caspase-12和caspase-3/7的活化，抵抗內質網應激造成的神經細胞凋亡。

4 抗炎作用

梔子是常用的抗炎中藥。梔子苷和京尼平對多種外周組織炎癥模型(如組織創傷、細菌感染、類風濕性關節炎等)具有治療效果［22－24］。兩者不但能夠減少炎癥早期的水腫和滲出，還能抑制炎癥晚期的組織增生和肉芽組織的形成，對炎癥因子和炎癥酶的表達也有明顯的抑制作用。梔子苷對中樞神經系統損傷模型(如局灶性腦缺血模型［25］、腦出血模型［26］)的炎癥反應也有明顯的改善作用，主要表現在抑制轉錄因子 NF-κB 活化，減少炎癥因子(TNF-α、IL-1β)、黏附分子(ICAM-1、VCAM-1)和趨化因子MCP-1等的表達。

AD患者腦組織中存在著明顯的慢性炎癥反應，Aβ能夠激活星形膠質細胞和小膠質細胞，改變膠質細胞形態，并誘導大量炎癥介質(如細胞因子、黏附分子、趨化因子、急性期蛋白和補體等)的產生;炎癥介質直接損傷神經細胞，并促進Aβ 的產生，形成惡性的負反饋環路［27］。Nam 等［28］證明京尼平能夠明顯抑制寡聚態Aβ25-35誘導的小膠質細胞活化，推測其有可能通過抗炎機制發揮治療AD的作用，具體作用機制尚不清楚。進一步研究發現Aβ結合小膠質細胞膜上的受體RAGE［29］，活化胞內信號轉導通路，引起 NF-κB入核，促進 TNF-α、IL-1β、ICAM-1、COX-2、iNOS 和 RAGE 本身的表達，擴大炎癥信號［30］，因此RAGE是一個值得關注的靶點。

5 促神經生長作用

大腦皮層前額葉以及顳葉下側的海馬和基底核是人腦學習記憶的主要腦區，AD發病過程中膽堿能神經元突觸丟失及細胞凋亡會導致突觸間信號傳遞效率降低，影響學習記憶能力。神經生長因子(nerve growth factor，NGF)主要與細胞膜上的受體酪氨酸蛋白激酶A(TrkA)結合，啟動TrkARas-ERK胞內信號通路［31］，也能誘導細胞內nNOS的活化，啟動NO-cGMP-PKG通路，促進膽堿能細胞生長和突觸重建［32］。梔子苷和京尼平也有促神經細胞生長作用。PC12h細胞經0.1 mg·L－1和10 mg·L－1的梔子苷和京尼平處理3天，神經突起明顯延長。5 mg·L－1組京尼平的作用效果接近于0.1 mg·L－1NGF［33］。利用一氧化氮合酶(nitric oxide synthesis，NOS)抑制劑、一氧化氮捕獲劑、可溶型鳥苷酸環化酶(soluble guanylate cyclase，SGC)抑制劑、PKG(cGMP-dependent kinase)抑制劑、ERK(extracellular signal-regulated kinase)抑制劑都能抑制京尼平的作用，證明NOS-NO-cGMPPKG-ERK是京尼平促進神經生長的主要通路［34－35］;體外實驗證明PC12h細胞胞質中的nNOS能與梔子苷及京尼平特異結合，并被劑量依賴地活化，是兩者的共同作用位點［17］。因此梔子苷和京尼平通過激活nNOS，活化NO-cGMP-PKGERK 信號通路［34－35］，促進神經生長。

進一步研究表明，梔子苷和京尼平的作用機制并不完全相同。PC12細胞與PC12h細胞具有相同的來源，但正常PC12細胞中沒有nNOS。經梔子苷和京尼平處理后，前者能夠促進PC12細胞生長，但后者則無此作用［36］，表明nNOS是梔子苷和京尼平的共同結合與活化靶點，而梔子苷還具有除nNOS以外的其他作用靶點。

胰高血糖素樣肽-1(glucagon-like peptide-1，GLP-1)及類似物extendin-4能夠活化PC12細胞膜上的 GLP-1R，促進PC12細胞突觸生長［37］。已經證實梔子苷是GLP-1R的新型激動劑，能夠活化GLP-1R及下游的MAPK信號通路，提高生長相關蛋白-43(growth-associated protein-43，GAP-43)的表達，促進PC12細胞生長［38］。因此在缺乏nNOS的神經細胞中，梔子苷還能通過激活GLP-1R而發揮作用，反映了梔子苷與京尼平作用的不同之處，推測與二者的結構差異有關。

綜合上述，梔子苷及京尼平在對抗Aβ毒性作用、抗氧化應激、抗內質網應激及抗炎等多方面具有良好效果，并能促進神經生長，修復受損神經元。作為一味傳統的清熱解毒中藥，梔子對AD有較好的抗炎治療效果，其抗炎的靶點和分子機制有待深入研究。

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