中藥調控小膠質細胞功能治療阿爾茨海默病的機制研究進展

張偉 孫偉明 徐家淳 李霖 張琳琳 倪道艷 于臻 王凱

阿爾茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)是一種常見的中樞神經系統退行性疾病，臨床表現為記憶力、判斷力逐漸下降，隨病情發展而喪失生活自理能力等[1]。AD的主要病理特征有β淀粉樣蛋白(amyloid β-protein,Aβ)沉積形成的老年斑、過度磷酸化tau蛋白聚集組成的神經原纖維纏結以及神經炎癥[2]。近年來，神經炎癥逐漸成為AD病理的研究熱點，小膠質細胞(microglia,MG)作為中樞神經系統炎癥反應的核心結構，在AD病理進程中主要發揮著獨特的“炎性”和“吞噬”功能，是AD病理研究中的重要靶點。中醫學認為腎虛是AD的發病基礎，痰、瘀是AD發展和加重的關鍵因素，治當補腎填精生髓、化痰蠲濁、標本兼治[3]。中醫藥在治療AD方面取得了一定療效，且中醫藥治療該病的機制研究也取得了一定進展。本文就中藥從調控MG“炎性”和“吞噬”功能治療AD的機制研究進展作一綜述，以期為臨床和實驗研究提供依據。

1 中藥調控MG“炎性”功能

在AD中，MG的“炎性”功能是一把“雙刃劍”，既可參與炎癥反應，又可在一定程度上抑制炎癥，減少神經元的損傷和死亡。在AD病理狀態下，隨著Aβ的過度沉積及tau蛋白的增多，MG被過度激活，激活后的MG極化為M1和M2兩種細胞類型維持免疫平衡。M1型分泌促炎因子，如白細胞介素-lβ(interleukin-lβ,IL-lβ)、IL-6、腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、干擾素-γ(interferon-γ，INF-γ)，加重炎癥反應，同時會加重Aβ沉積；M2型分泌抑炎因子，如IL-4、IL-10、轉化生長因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)促進神經修復，保護神經元[5-6]。與此同時，MG中多種受體通路被Aβ和tau蛋白激活，也參與到其“炎性”功能中來，主要涉及核轉錄因子(nuclear factor kappa-B,NF-κB)、磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B(phosphatidylinositol 3 kinase/protein kinase B,PI3K/Akt)信號通路，toll樣受體(toll-like receptor,TLR)和NOD樣受體蛋白3(NOD-like receptor protein 3,NLRP3)炎癥小體等[7]。

1.1 抑制NF-κB通路

NF-κB通路通常由細胞外刺激激活，在MG的“炎性”功能中可促進炎癥因子的表達和釋放，是對有害細胞刺激的第一反應者。NF-κB通路的激活可進一步激活相關炎癥因子，如TNF-α、IL-1β、IL-2、IL-6、IL-8、IL-12、誘導型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase, iNOS)、環氧合酶(cyclooxygenase-2,COX-2)等，這些炎癥因子進一步促進神經炎癥反應的進行，進而加重神經元的損傷[8]。

研究發現，補腎中藥淫羊藿單體淫羊藿苷長期(8個月)作用于APP/PS1小鼠，可通過降低其腦內Aβ的生成并抑制MG過度激活，減少NF-κB p65磷酸化修飾，抑制促炎因子IL-1β的生成，從而改善AD小鼠的學習記憶能力[9]。

復方地黃飲子可通過抑制APP/PS1小鼠腦內p38-NF-κB通路，減少炎癥因子iNOS、COX-2、TNF-α、IL-1β的合成，且其改善認知的功效與多奈哌齊相當[10]。復方地黃飲子的這種抗炎能力與方中諸藥的功效密切相關：熟地黃中的梓醇成分可減輕LPS誘導的小鼠炎癥反應中iNOS及ROS的表達[11]；而方中肉蓯蓉的主要化學成分苯乙醇苷類和毛蕊花糖苷，則可有效抑制AD小鼠腦內TNF-α、前列腺素E2(prostaglandin E2，PGE2)和一氧化氮等炎癥刺激物的產生[12]；方中醒神開竅藥物石菖蒲，其主要化學成分為苯丙素類，如β-細辛醚，可有效抑制NF-κB啟動子活性，直接抑制NF-κB的轉錄，以此達到抗炎的目的[13]。

以上實驗結果提示，Aβ誘發NF-κB通路過度激活是造成AD腦內炎癥反應加重、學習記憶能力減退的原因，中藥單體和復方能通過抑制NF-κB通路激活，改變MG的活化狀態，減少炎癥因子釋放，發揮抗炎作用。

1.2 抑制PI3K/Akt信號通路

PI3K/Akt信號通路被認為是AD病理中的重要級聯信號通路，在多種細胞生長過程如氧化應激、鈣超載、自噬、炎癥等多種機制中發揮關鍵作用。研究發現，中藥對此通路的抑制有助于減輕神經炎癥。

補氣要藥黃芪提取物黃芪皂苷I可抑制LPS誘導的BV-2細胞中M1型標記物iNOS、COX-2蛋白以及p-PI3K、p-Akt的表達，減少MG過度激活，從而減輕其引發的神經炎癥[14]。

復方改良三甲散具有補肝腎、充腦竅、祛痰瘀的功效，體外實驗中其含藥腦脊液培養BV-2細胞后，可下調BV-2細胞PI3K、p-Akt、IL-1β、IL-6、TNF-α表達水平，改善MG引發的神經炎癥[15]。

通過抑制PI3K/Akt信號通路，促進MG向M2型轉化，減輕炎癥反應，表明中藥在治療AD方面可通過調節MG極化發揮抗炎作用。

1.3 抑制TLR表達

TLR是一類主要參與自然免疫反應的重要蛋白質，作為一類模式識別受體，可識別多種類型病原體相關分子模式或危險相關分子模式，在Aβ誘導炎性因子產生中扮演著重要角色[16]。

體外實驗中采用LPS誘導BV-2細胞擬炎癥模型時發現，姜黃素(1、5、10 μmol/L濃度時)可對BV-2細胞內TLR4表達水平和促炎因子IL-1β和IL-6的轉錄產生一定抑制作用，且呈劑量依賴性，同時對髓細胞觸發受體2(triggering receptors expressed on mye-loid cells 2，TREM2)的表達和抑炎因子IL-4、精氨酸酶-1的轉錄具有促進作用，說明姜黃素能調節MG的“炎性”功能[17]。當歸芍藥散具有養血活血的功效，亦可降低BV-2細胞中TLR2和TLR4受體的表達、減少炎癥因子(IL-1β、iNOS、TNF-α)的釋放，從而對BV-2細胞起到保護作用[18]。

針對Aβ誘導的AD模型大鼠研究發現，蛇床子素可顯著下調其腦內TLR4、TNF受體相關因子6、NF-κB的表達，在一定程度上抑制MG過度活化造成的炎癥損傷[19]。而吳茱萸提取物吳茱萸堿，也可通過抑制TLR4受體及NF-κB蛋白表達，減輕炎癥反應，改善AD模型大鼠學習記憶能力[20]。

TLR已成為近年來調控MG“炎性”功能的研究熱點，而對于此靶點的研究主要集中于中藥單體，對復方的研究相對缺乏，是否其他益智藥物也可通過影響此靶點以改善AD認知值得深度探索。

1.4 抑制NLRP3炎癥小體的表達

NLRP3炎癥小體作為固有免疫的重要組分在機體免疫反應和疾病發生過程中具有重要作用。在AD中Aβ可以促進MG溶酶體破壞，激活NLRP3炎性小體，使MG分泌IL-1β進而誘導炎癥反應；同時分泌的IL-1β通過下游信號轉導通路又能持續過度激活MG，說明NLRP3的激活是Aβ誘導MG炎癥反應的關鍵環節。NLRP3不僅可以檢測到由非正常寡聚或錯誤折疊引起的細胞外Aβ聚集并與之結合[21]，且NLRP3與Aβ結合后可促進AD另一大病理因素tau蛋白的聚集[22]。

研究發現，芪苓益腦湯可顯著抑制APP/PS1轉基因小鼠大腦皮質中NLRP3炎癥小體的表達、減少Aβ的沉積，改善小鼠的學習記憶能力[23]。胡黃連能減少Tg6799小鼠腦內NLRP3炎性小體的數量并降低β分泌酶的產生，誘導MG由促炎狀態轉變為抑炎狀態，扭轉Aβ沉積引起的AD小鼠認知功能下降[24]。

上述研究不僅證實了NLRP3炎癥小體在AD神經炎癥反應中的促炎作用，而且體現了中藥在此過程中發揮的抑制作用；但研究主要傾向于中藥通過減輕NLRP3炎癥小體減少Aβ沉積方面的作用，缺乏中藥對tau蛋白聚集作用的研究。

1.5 促進抑炎性TGF-β的表達

TGF-β可由M2型MG產生和釋放，在神經炎癥中起到抑制炎癥反應的作用。研究發現TGF-β1可抑制Aβ1-42誘導MG激活引起的iNOS、TNF-α和IL-1β表達增加[25]。血竭素高氯酸鹽是血竭的提取物，研究發現其可促進Aβ1-42擬AD模型大鼠腦內TGF-β1的表達，并減少Aβ和促炎性p-SMAD2的表達，從而調節MG炎性功能，達到改善大鼠認知能力的作用[26-27]。

復方腦泰方Ⅱ號由黃芪、川芎、地龍、僵蠶、白術、防風六味中藥組成，張秀麗等[28]將其含藥血清與LPS誘導的HAPI MG模型共培養后發現，中藥血清組可抑制MG向M1型轉化，促進其向M2型轉化，且可增強IL-4、TGF-β的mRNA合成能力，進而增加抗炎因子表達和分泌。

可見，中藥可通過促進MG向M2型極化，并促進其對TGF-β的合成表達以改善AD中的神經炎癥反應。

2 中藥調控MG“吞噬”功能

在AD初期，MG的激活能對過度沉積的Aβ和受損傷的神經元碎片進行吞噬清除，維持神經系統的穩態，發揮良性“吞噬”功能。然而，在疾病后期MG過度激活時，其產生的細胞因子可促使MG對突觸進行過度吞噬，反而加重神經元損傷[29]。MG上表達的多種膜受體不僅能引導激活后的MG向聚集和沉積的Aβ遷移與聚集，還可提高MG吞噬Aβ的能力。相關研究發現，Aβ斑塊形成后的1～2天內，MG即可被激活并招募到相應位點[30]。多光子顯微鏡下監測發現，注射Aβ抗體后腦組織中將會立即出現快速的MG激活和斑塊清除反應[31]。

2.1 促進TREM2受體表達

TREM2是一種免疫球蛋白超家族跨膜受體，存在于多種骨髓系細胞中，在外周神經系統表達于各種組織的巨噬細胞、樹突細胞和破骨細胞表面，而在中樞神經系統僅表達于MG表面[32]。TREM2不僅可抑制炎癥反應，減輕神經元損傷，也可促進MG在纖維性Aβ斑塊周圍聚集，并增強MG對Aβ的清除。體內實驗發現，TREM2缺陷可激活5xFAD小鼠海馬中PI3K/Akt/FoxO3a信號通路減輕氧化應激以抑制炎癥反應，而體外實驗中過表達的TREM2可促使MG向M2型轉化[33]。

研究發現，中藥白藜蘆的提取物白藜蘆醇可改善AD大鼠學習記憶能力[34]，李曉光等[35]在體外實驗中證明AD病理相關早老素蛋白1過表達可減少BV-2細胞對TREM2的膜轉運，而當白藜蘆醇體外作用于LPS誘導的BV-2細胞系時，可促進TREM2的表達及跨膜轉運、促進MG對Aβ的吞噬。

2.2 調節LRP1/RAGE通路

低密度脂蛋白受體相關蛋白-1(low density lipoprotein receptor-related protein-1，LRP-1)和晚期糖基化終產物受體(receptor of advanced glycation endproducts,RAGE)為血腦屏障中介導Aβ內吞清除的重要受體[36]，可表達于MG等神經細胞表面。當歸芍藥散與多奈哌齊分別作用于APP/PS1模型小鼠時，二者均可減少小鼠水迷宮逃避潛伏期時間，提高小鼠在Y迷宮中三個臂交替百分比與曠場試驗中心區域活動時間；二者均可減輕Aβ的沉積、抑制腦內膠質細胞過度激活、上調Aβ轉運出腦蛋白LRP1的水平、下調Aβ轉運入腦蛋白RAGE的水平，說明當歸芍藥散或可通過調節LRP1/RAGE通路改善AD小鼠認知功能[37]。

益智湯由西洋參、石菖蒲、天麻、枸杞子、淫羊藿、川芎六味中藥組成，以其水煎劑干預APP695轉基因小鼠90天后，中藥組RAGE的表達減少、LRP-1的表達增加，且電擊實驗中小鼠學習達標次數也明顯增多，說明益智湯可通過調節LRP1/RAGE通路增加MG對Aβ的清除，改善AD小鼠的學習記憶能力[38]。

苓桂術甘湯灌胃干預Aβ1-42擬AD模型大鼠30天后發現，中藥組腦內LRP-1表達水平提高，RAGE表達水平降低，Aβ的積累和炎癥因子的釋放減少，表明苓桂術甘湯可通過調節LRP1/RAGE通路增加機體對Aβ的吞噬作用，從而改善AD認知[39]。

Aβ與載脂蛋白E等結合為復合物后，可被微血管表達的LRP-1所識別，進而入血被清除；而MG表面的RAGE可與Aβ結合進而加速MG對Aβ的內吞降解，因而可通過調節LRP1/RAGE通路，促進MG對Aβ的吞噬清除進而減輕神經元損傷，而中藥在此方面有一定作用，可作為未來探索方向進行進一步研究。

2.3 促進自噬相關蛋白的表達

自噬作為細胞代謝和細胞器更新的必要過程，能于細胞內吞噬胞質蛋白或細胞器并降解，在某種程度上也可算做MG“吞噬”作用的一部分，故自噬相關蛋白表達的增加亦可促進MG“吞噬”功能。自噬相關蛋白Atg-5、p62和LC3B是自噬體形成過程中所需的相關蛋白質，可促進自噬體的形成、結合聚泛素化蛋白并將其進一步降解。

研究表明姜黃素可改善AD模型大鼠學習記憶能力，該作用可能與增強自噬相關蛋白Atg-5及p62表達有關[40]。體外實驗中姜黃素作用于Aβ1-42誘導的BV-2細胞后發現，姜黃素組和原代MG組細胞中Aβ1-42蛋白的表達均少于模型組，可知姜黃素能通過增加MG對Aβ的吞噬作用減少神經元損傷[41]。

3 討論

中醫認為AD病機屬腦消髓減、神機失用。腎主生髓，故AD的病機根本在于腎虛[42]。王清任對癡呆病機有云：“小兒屬髓海未滿，高年為髓海漸空。”而腦髓的充盈又賴于腎精的濡養，如唐容川所說：“記在何處，則在腎經。”腎精充足，則生髓能力旺盛，髓旺上充于腦，維持人體正常思維認知等功能[43]。人臨遲暮，腎精虧虛，髓海漸空，不足上榮腦竅，因而出現健忘、反應遲鈍。腎主水，司氣化，腎虛則氣化功能受損，體內水濕不化凝聚成痰，痰濁蒙竅可使人呆鈍昏蒙。

針對NF-κB、PI3K/Akt、NLRP3、toll等MG重要通路或受體，中藥能通過調控以上通路中關鍵靶點的表達，調節“炎性”功能發揮減輕炎癥反應的作用[44]，且中藥復方是單味藥物的組合，集諸藥之所長，是中藥多途徑、多靶點的作用體現。而AD中Aβ、tau等病理產物或為中醫學中AD“濁邪蒙竅”的現代生物學基礎[45]，而中藥通過調節MG中TREM2、LRP1/RAGE、自噬相關蛋白等對以上病理產物發揮“吞噬”作用，或可闡釋中醫藥治療AD中化痰、祛瘀治法的作用機制[46]。

現階段實驗研究可證實中藥能通過調節MG功能改善AD的學習記憶能力減退，且初步揭示了其作用機制，但研究多集中在調控MG“炎性”功能方面，對“吞噬”功能的機制研究尚顯不足，尤其是MG對細胞碎片的清除作用未能體現。此外，研究多為中藥有效成分或提取物的干預作用，對于復方的研究相對不足，難以體現復方多成分、多途徑的整體優勢。日后可通過中藥復方有效組分的挖掘，并結合疾病證候模型系統深入地研究中藥調控MG功能治療AD的作用機制，為臨床采用中藥治療AD提供實驗依據。