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人參抗抑郁作用及機制的研究進展*

2016-03-06 03:31:43朱珂璇趙玉男
世界科學技術-中醫藥現代化 2016年9期
關鍵詞:海馬機制模型

朱珂璇,邵 曉,王 昕,張 薔,趙玉男

(南京中醫藥大學基礎醫學院實驗研究中心 南京 210046)

人參抗抑郁作用及機制的研究進展*

朱珂璇,邵 曉,王 昕,張 薔,趙玉男**

(南京中醫藥大學基礎醫學院實驗研究中心 南京 210046)

人參作為常用補氣中藥,其抗抑郁作用成為近年關注的熱點。臨床研究發現,人參提取物可改善女性抑郁患者的抑郁癥狀;動物實驗發現,人參提取物、人參總皂苷以及人參皂苷單體或苷元在小鼠“行為絕望”模型和慢性應激導致的大鼠抑郁模型中,均表現出抗抑郁的作用。人參抗抑郁作用機制、模式、靶點以及藥效物質基礎的深入研究對揭示抑郁癥發病機制、研發抗抑郁新藥、提高其診治水平均具有參考價值。

抑郁癥 人參 人參總皂苷 人參皂苷Rg1 人參皂苷Rb1

抑郁癥是一種常見的情感精神性疾病,以情緒持久低落、思維遲緩、動作減少等癥狀為特征。醫學界對抑郁癥發病機制的認識尚不清楚,現認為主要有單胺類神經遞質學說和非單胺類神經遞質發病機制兩大類,其中非單胺類神經遞質是近幾年的研究重點。目前,抑郁癥的治療手段主要有西藥治療、心理治療以及住院保護性治療。大量的臨床應用以及實驗研究發現中藥也有抗抑郁的作用,特別是人參,其抗抑郁作用引起了很多研究者的重視。中醫認為:人參有大補元氣、復脈固脫、補脾益肺、生津養血以及安神益智之效。皂苷類成分被認為是人參的主要活性成分。按苷元人參皂苷可分為原人參二醇類、原人參三醇類和齊墩果酸類。原人參二醇類主要有:Rb1、Rc、Rd、Rg3;原人參三醇類主要有:Re、Rf、Rg1、Rg2、Rh1;齊墩果酸類為Ro。研究人員對人參提取物、人參總皂苷以及人參皂苷單體或苷元廣泛開展了其抗抑郁藥效以及作用機制的研究。

1 抑郁癥的非單胺類神經遞質發病機制

1.1 下丘腦-垂體-腎上腺(Hypothalamus-Pituitary-Adrenal,HPA)軸學說

70年代以來,研究者發現抑郁癥患者的HPA軸處于異常的亢奮狀態,從而推斷HPA軸學說是抑郁癥發生的機制之一[1]。目前,HPA軸主要通過促腎上腺皮質釋放激素(Corticotropin Releasing Hormone,CRH)、促腎上腺皮質激素(Adrenocorticotropic Hormone,ACTH)以及腎上腺皮質激素來激發抑郁病。臨床試驗發現抑郁癥患者的CRH和ACTH水平較高[2]。海馬中糖皮質激素受體(Glucocorticoid Receptor,GR)可以調節HPA軸的狀態,目前一些實驗中發現抑郁癥的模型動物海馬中GR基因水平明顯低于對照組,說明低水平的GR無法使HPA軸的亢奮狀態恢復正常,引起了抑郁癥的發生[3]。

1.2 腦 源 性 神 經 營 養 因 子(Brain-Derived Neurotrophic Factor,BDNF)學說

神經營養因子的減少與抑郁癥的發生有著密切的聯系。其中BDNF是神經營養因子家族中重要的一份子,主要分布在中樞神經系統,大腦皮質以及海馬中含量最高[4]。臨床研究發現BDNF的異常與抑郁癥的放生有著密切的關系,Shi等[5]研究了24例抑郁癥患者的血漿的BDNF的基礎水平,發現低于對照組的水平,6周的抗抑郁藥物治療,發現BDNF的水平提高了,患者的抑郁癥癥狀減輕。

1.3 細胞分子機制學說

隨著研究的深入,抑郁癥的發病機制研究已由原來的突觸-受體水平,發展到受體后水平,在這基礎上研究者提出了細胞分子機制學說。這一學說主要包括抗抑郁藥物作用細胞信號轉導通路:cAMPPKA-CREB-BDNF通路、NO-cGMP-PKG通路以及絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路。但是該學說的還只是在理論上探索,缺少確切的證據來證明[6]。

1.4 星形膠質細胞學說

星形膠質細胞(Astrocyte,AS)是中樞神經系統中最多,分布最廣的細胞,能分泌多種神經營養因子,同時對神經元還有營養支持作用。研究發現,慢性和急性應激引起的抑郁癥患者的AS發生了改變,特別是與情志密切相關的前額葉皮質、海馬以及杏仁核這些區域的AS,說明AS與抑郁病的發生有了很大的關系[7]。筆者所在的課題組也將抑郁癥發病機制的研究主要放在了海馬AS與抑郁癥的關系上[8]。課題組發現,慢性應激或長期皮質酮注射導致的抑郁樣行為與海馬AS結構可塑性的損傷密切相關[9],長期皮質酮注射可導致海馬AS的數目減少、胞體和突起萎縮以及所含糖原含量降低[10,11],這些改變可能導致抑郁樣行為的發生[12]。

1.5 其他學說

除了以上4點外還有其他很多學說(圖1),例如:免疫功能異常學說[13]、興奮性氨基酸學說[14]、內分泌激素學說[15]以及遺傳因素學說[16]等。

綜上所述,抑郁癥的發生的學說和研究很多,但是到目前研究者沒有明確抑郁癥的機制。

圖1 抑郁癥發病機制總結圖

2 人參抗抑郁的藥效

2.1 人參提取物

2.1.1 臨床研究

Jeong等[17]從門診的病人中隨機選擇35名18-65歲的女性抑郁癥患者,給她們服用韓國紅參,再通過蒙哥馬利-艾森貝格抑郁量表和抑郁癥殘留癥狀量表評估抑郁癥狀,發現抑郁癥的嚴重程度都有了明顯的改善,說明韓國紅參作為輔助治療,可以有效改變患者的殘余抑郁癥狀。Lee等[18]擴大了臨床的樣本量,將93名絕經后婦女隨機分為兩組:一組給予安慰劑膠囊,另一組給予人參膠囊;2周后,進行血液檢測和抑郁癥量表問卷調查,發現人參組患者抑郁癥狀得到了緩解。到目前為止僅有的兩個臨床試驗初步表明人參對女性抑郁癥患者,特別是絕經引起的抑郁癥狀有療效,對其它類型的抑郁癥是否有療效值得進一步觀察。

2.1.2 動物研究

Lee等[19]給雄性大鼠連續灌服野生人參水煎劑,再注射嗎啡,連續5天后進行高架迷宮和強迫游泳實驗,發現人參組大鼠的焦慮和抑郁樣行為顯著降低,表明野生人參可以有效地抑制嗎啡戒斷導致的焦慮和抑郁行為。Kim等[20]采用行為絕望小鼠模型評價了紅參或醋酸發酵紅參灌胃給藥2周后的抗抑郁作用,發現兩者均能顯著縮短小鼠在強迫游泳實驗中的不動時間。人參粗提物抗抑郁的臨床和實驗研究為物質基礎的探討提供了藥效保障,皂苷類成分被高度懷疑為人參抗抑郁的物質基礎,人參皂苷抗抑郁的藥效研究在國內外廣泛開展。

2.2 人參總皂苷

人參皂苷抗抑郁藥效的研究目前還局限在動物模型上,人參總皂苷均表現出了抗抑郁的作用比如:陶震等[21]通過小鼠自主活動實驗、強迫游泳實驗和懸尾實驗,觀察人參總皂苷抗抑郁的作用,發現人參總皂苷可顯著縮短小鼠在“行為絕望”實驗中的不動時間。高世勇等[22]采用大鼠行為絕望模型,發現人參莖葉總皂苷和根總皂苷低劑量組(50 mg·kg-1)和高劑量組(200 mg·kg-1)均能明顯縮短強迫游泳大鼠的不動時間,兩者均具有明顯的抗抑郁作用。胡靖等[23]采用大鼠強迫游泳實驗,觀察了三環類藥物及人參總皂苷抗抑郁的效果,發現高劑量三環類藥物丙米嗪和人參總皂苷具有明顯的抗抑郁作用。人參總皂苷既然有抗抑郁的藥效,那么哪些皂苷單體發揮了該效應,研究人員選擇了單體原型或其在體內的代謝產物進行了初步研究。

2.3 人參皂苷單體或苷元

2.3.1 原人參二醇

原人參二醇是原人參二醇類人參皂苷的苷元,也是這類人參皂苷體內代謝的產物之一。Xu等[24]給大鼠灌服20(S)-原人參二醇[20(S)-PPD],再進行強迫懸尾和游泳實驗,發現20(S)-PPD可降低血清皮質酮的濃度,延長強迫懸尾和游泳實驗中大鼠的不動時間,說明了原人參二醇有抗抑郁作用,是一個潛在的抗抑郁藥。

2.3.2 人參皂苷Rb1

李玉倩等[25]研究發現,人參皂苷Rb1劑量依賴性地降低動物在絕望狀態下的不動時間,并延長了大鼠出現不動狀態的潛伏期;慢性中度應激可降低大鼠的自主活動、對新奇環境的探測行為以及對糖水的喜好,而人參皂苷Rb1對此具有減緩作用,證明了人參皂苷Rb1有很好的抗抑郁作用。Yamada等[26]使用卵巢切除術復制抑郁模型,卵巢切除術后的第二天開始進行治療,持續了14天,發現人參皂苷Rb1組可劑量依賴性預防卵巢切除術引起的靜止時間的延長,證明了人參皂苷Rb1和其代謝產物化合物K均具有抗抑郁的作用。

2.3.3 人參皂苷Rb3

Cui等[27]為了探討人參皂苷Rb3具有抗抑郁作用,給慢性應激導致的抑郁模型大鼠灌服人參皂苷Rb3,再進行強迫游泳試驗、強迫懸尾測試以及糖水偏愛試驗,發現大鼠的不動時間縮短和糖水偏好比率降低,證明了Rg3的抗抑郁作用。

2.3.4 人參皂苷Rg1

Zhu等[28]發現人參皂苷Rg1連續灌胃5周可逆轉慢性應激致抑郁大鼠強迫游泳不動時間的縮短和糖水偏好比率的降低,發現人參皂苷Rg1通過激活反應元件結合蛋白(CREB),上調前額皮質內神經營養因子的表達來抗抑郁。本課題組近期研究發現,人參皂苷Rg1預防給藥還可拮抗創傷性應激導致的小鼠焦慮和抑郁樣行為[29]。

綜上,人參皂苷Rg1、Rb1、Rb3以及原人參二醇是到目前為止在抑郁模型上證明有效的單體或苷元,可能是人參抗抑郁的藥效物質基礎。各個單體之間或者和其代謝產物之間是否存在協同作用是未來值得關注的問題。此外,在驗證了人參抗抑郁的藥效后,研究者還初步探討了其抗抑郁的制。

3 人參抗抑郁的作用機制

3.1 人參提取物

筆者所在的課題組使用皮下注射皮質酮來復制抑郁動物模型,在模型的制備過程中同時給予高、中、低3個劑量的人參水煎劑,實驗進行4周。行為學檢測后,取腦剝離海馬,蛋白免疫印跡檢測神經微絲蛋白輕鏈(Neurofilament-L,NF-L)、突觸囊泡總蛋白(Synaptophysin,SYP)、BDNF以及GDNF的表達,發現人參高、中劑量組能夠改善動物的抑郁樣行為,人參各劑量組對神經元標志性蛋白及神經營養因子均表現出明顯的上調作用,說明人參可通過上調神經營養因子的表達發揮神經元保護作用,進而表現出抗抑郁的活性[30]。

3.2 人參總皂苷

人參總皂苷的抗抑郁機制,研究人員從多個角度進行了研究。倪小虎等[31]的實驗發現人參總皂苷和高劑量丙米嗪能降低腦內游離型單胺類神經遞質,從而使中樞神經系統突觸部位結合型遞質含量增高,兩者抗抑郁的機制可能于此效應有關。人參總皂苷也可以通過提高抑郁大鼠BDNF的表達,起到抗抑郁的作用。如:劉麗琴等[32]復制了21天不可預見性應激導致的大鼠抑郁模型,發現慢性應激抑郁模型大鼠在強迫游泳實驗中不動時間延長,糖水偏好比率降低;模型大鼠血清中CORT濃度顯著增加,BDNF mRNA表達明顯降低。人參總皂苷在25 mg·kg-1和50 mg·kg-1劑量下,可提高抑郁大鼠的糖水偏好率,降低CORT的濃度,縮短游泳不動時間,上調BDNF mRNA表達,說明人參皂苷可能通過提高BDNF在組織中的表達來達到抗抑郁作用。Dang等[33]也發現人參總皂苷抗抑郁的機制不僅與單胺神經遞質濃度的提高有關,還與海馬組織中BDNF的表達上調有關。

筆者所在的課題組采用22天的皮質酮注射復制抑郁模型,3周的人參總皂苷灌胃可拮抗小鼠在強迫游泳實驗中不動時間的減少,逆轉模型小鼠BDNF水平的下調以及糖原合成酶激酶-3β(Glycogen Synthase Kinase,GSK-3β)和cAMP反應元件結合蛋白(cAMP Response Element Binding,CREB)磷酸化水平的改變,提示人參總皂苷上調BDNF表達的機理可能與GSK-3β/CREB信號通路有關[34,35]。最后發現人參總皂苷抗抑郁的作用還可能是通過其外周的抗炎活性來實現的[36]。

3.3 人參皂苷單體或苷元的抗抑郁作用機制

原人參二醇抗抑郁的作用機制可能與其能升高抑郁模型大鼠腦內單胺類神經遞質的含量有關[37];人參皂苷Rb3的機制與調節BDNF的表達和單胺類神經遞質的含量有關。相比較而言,人參皂苷單體Rb1和Rg1的機制研究較深入一些。劉繼剛等[38]將大鼠分為對照組、慢性應激組和人參皂苷Rb1干預組,結果表明:慢性應激組大鼠的礦場得分、糖水偏好百分比以及海馬和杏仁核組織中微管相關蛋白-2(MAP-2)蛋白的水平均低于對照組,干預組低于對照組,但高于慢性應激組,提示人參皂苷Rb1抗抑郁作用可能與影響海馬、杏仁核MAP-2的表達有關。劉昊等[39]認為抑郁癥的發病與神經內分泌系統有關,從大鼠海馬5-羥色胺(5-Hydroxytryptamine,5-HT)及5-HT1A受體角度,研究人參皂苷Rb1的抗抑郁作用,發現人參皂苷Rb1能升高5-HT的濃度,增強5-HT1A受體的表達。

吳海芬等[40]觀察了人參皂苷Rg1對長期慢性應激所致抑郁模型大鼠行為學及海馬氨基酸含量的影響,結果表明:與正常組相比,模型組大鼠糖水消耗及偏愛百分比均下降;大鼠水平活動和垂直活動次數均下降;海馬谷氨酸、天冬氨酸含量明顯增高,氨基丁酸和牛磺酸含量則明顯下降。人參皂苷Rg1干預后可逆轉模型大鼠出現的上述改變,提示人參皂苷Rg1抗抑郁的機制可能與其調節海馬氨基酸水平,防止興奮性氨基酸的神經毒性作用有關。黃倩等[41,42]研究發現,人參皂苷Rg1能增加抑郁大鼠的糖水消耗量和偏愛率;電鏡觀察結果顯示:與模型組相比,人參皂苷Rg1組大鼠額前區突觸前膜附近的突觸囊泡密度和突觸后膜致密物質厚度明顯增大,改善了抑郁大鼠突觸超微結構的異常。在慢性輕度應激致抑郁癥的小鼠模型中,Jiang等[43]人報道人參皂苷Rg1在不影響單胺能神經系統的情況下,可以通過激活BDNF上游信號通路,從而上調海馬神經發生發揮抗抑郁的活性。

綜上,人參抗抑郁的機制是很多的,主要包括:提高單胺類神經遞質以及調節神經營養因子,具體因子見表1。人參皂苷抗抑郁藥效發生的部位主要在海馬、杏仁核以及額前區。盡管人參抗抑郁機制的研究存在很多的局限,但是就目前的研究我們可以發現其抗抑郁的機制與抑郁癥發生的機制存在同步性,藥效作用的部位和抑郁癥病變部分有很大的相似性,人參皂苷就是通過改變抑郁癥中異常的神經因子以及單胺類神經遞質來抗抑郁的。人參抗抑郁的機制的深入研究,更有利的說明了人參具有很好的抗抑郁作用。

表1 人參皂苷各成分調控相關蛋白因子的總結表

4 小結

抑郁癥可以說是危害人類生命的殺手,為了更有效預防或治療它,研究人員不再滿足單一發病的機制研究,開始探索未知的病理生理過程。在這個過程中,非單胺類神經遞質發病機制得到了不斷的補充,讓我們更加了解抑郁癥的發病機制。中藥在抑郁癥的治療或預防上將發揮著積極的作用。受研究人員關注較多的人參不僅在臨床上發現有抗抑郁的作用,大量的動物實驗也表明:人參粗提取物、人參總皂苷以及人參皂苷Rg1、Rb1和Rb3等均有很好的抗抑郁作用。近來,星形膠質細胞在抑郁癥的發病過程中扮演的重要作用被陸續闡述,因此基于星形膠質細胞可塑性探討人參皂苷抗抑郁的機理是課題組目前正在從事的工作。

從人參皂苷抗抑郁藥效和機制的研究來看,人參是可以開發為抗抑郁藥的。但是確定人參就是抗抑郁藥存在以下兩個方面問題還沒有解決:其一,人參皂苷既然有抗抑郁的中樞活性,那么由于血腦屏障(Blood-Brain Barrier,BBB)的存在,其作用模式可能有以下3種情況:①人參皂苷能透過BBB直接作用于神經元;②人參皂苷不能透過BBB,但是能到達BBB,通過構成BBB的內皮細胞或星形膠質細胞間接作用發揮其中樞活性;③人參皂苷不能透過BBB,也不能達到BBB,通過外周間接發揮其中樞活性。具體是哪種作用模式,需要聯合各種腦內小分子檢測技術對此進行闡明,從而為人參皂苷抗抑郁的藥效提供物質基礎支撐。

人參皂苷作用靶點的研究幾乎沒有。因此,從證實或證偽的角度看,“藥效-機制-靶點”這樣一條證據鏈是不完整的,缺少靶點這樣的有力證據。為此,人參皂苷抗抑郁體內作用靶點的研究應成為今后的主要研究方向[44]。相信隨著上述研究地不斷深入,再結合現代前沿技術,引入創新思維,不僅有助于人參預防或治療抑郁癥潛力的發揮,還可以發現其他的傳統中藥在治療抑郁癥上有著西藥不可取代的優勢,為治療抑郁癥開辟一條新的途徑,更好地保護人類的健康。

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A Progress on the Anti-Depressant Effects of Panax Ginseng C. A. Meyer

Zhu Kexuan, Shao Xiao, Wang Xin, Zhang Qiang, Zhao Yunan
(Research Center, Basic Medical College, Nanjing University of Chinese Medicine, Nanjing 210046, China)

Panax ginseng C.A. Meyer, a common Chinese medicine for tonifying Qi, has been a hotspot in the treatment of depression recently. Clinical researches found that ginseng extract mitigated depressive symptoms in the female depression patients. While animal experiments showed that the antidepressant effects of ginseng extract, ginseng total saponins and ginsenoside monomer or glycone on the “behavioral despair” mouse models and those chronic stress caused depression rat models. These significant achievements on the mechanisms,targets, and pharmacodynamic material basis of the anti-depressant effects of ginseng revealed the pathogenesis of depression, the development of new antidepressant medications and the improvement the diagnosis and treatment with favorable references.

Depression, ginseng, ginseng total saponins, ginsenoside Rg1, ginsenoside Rb1

10.11842/wst.2016.09.024

R285

A

(責任編輯:朱黎婷,責任譯審:朱黎婷)

2016-09-09

修回日期:2016-09-14

* 國家自然科學基金委青年基金項目(81303246):腦局部糖原代謝在人參總皂苷抗應激致海馬結構可塑性損傷中的作用研究,負責人:趙玉男;江蘇高校優勢學科建設工程資助項目(中西醫結合),負責人:黃熙。

** 通訊作者:趙玉男,副教授,主要研究方向:中藥藥理學。

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