麥角甾苷的神經保護作用研究進展

郝丹丹，張 壘，張鳳寧，白春英，斯日古楞,瑞 云, 郎衛紅,杜冠華，王洪權

(赤峰學院 1.基礎醫學院生理學教研室、2.附屬醫院神經外科、3.附屬醫院心理醫學科，內蒙古 赤峰 024005；4.中國醫學科學院、北京協和醫學院藥物研究所，北京 100050；5.航天中心醫院、北京大學航天臨床醫學院神經內科，北京 100049)

麥角甾苷(Acteoside or Verbascoside)是一種水溶性苯乙醇糖苷類(Phenylethanoid glycosides)天然化合物，其是最為常見的二糖咖啡酰酯(disaccharide caffeoyl esters)[1]。其化學名為2-(3,4-二羥苯基)乙基-1-Ο-α-L-吡喃鼠李糖基-(1→3)-(4-Ο-Ε-咖啡酸)-β-D-吡喃葡萄糖苷[2-(3,4-dihydroxyphenyl)ethyl-1-Ο-α-L-rhamnopyranosyl-(1→3)-(4-Ο-Ε-caffeoyl)-β-D-glucopyranoside](Fig 1)。麥角甾苷具有許多藥理學活性。最近研究顯示，麥角甾苷具有神經保護活性，在神經退行性疾病，如在帕金森病(Parkinson’s disease，PD)和阿爾茨海默病(Alzheimer’s disease，AD)中的神經保護作用取得了一定進展，本文對麥角甾苷在AD和PD中的神經保護作用及其機制進行了總結，對其在動物中的藥代動力學進行了歸納，同時指出其臨床應用、本身局限性和將來的應用趨勢。

Fig 1 Chemical structure of verbascoside

Fig 2 Schematic representation of acteoside-mediated neuroprotection in AD and PD

1 麥角甾苷的來源和藥理學特性

麥角甾苷最早分離自毛蕊花素(Verbascum sinuatum)，并被命名為 “verbascoside”。1968年，Birkofer 闡明了其化學結構，并引進了其新的名字 “Acteoside”[1]。目前研究發現，23種植物科中的200多種植物中含有麥角甾苷。同時麥角甾苷也可以通過生物合成途徑合成。研究顯示，麥角甾苷具有廣泛的藥理作用，包括抗炎、抗氧化、抗凋亡、抗衰老、促進傷口愈合和抗腫瘤等功能[2]。同時麥角甾苷具有肝臟保護活性。

2 麥角甾苷的神經保護作用

近年來，麥角甾苷在治療神經系統疾病中具有獨特的應用前景。引起藥理學家們的關注。其在PD和AD中的應用研究越來越多(Tab 1)。

Tab 1 Summury of neuroprotective effects of acteoside

2.1 在神經退行性疾病中的保護作用

2.1.1在PD中的神經保護作用 (1)抑制氧化應激損傷和凋亡發生。麥角甾苷在PD體外和體內模型中具有神經保護作用。國內北京大學藥學院蒲小平教授組對麥角甾苷在PD中的神經保護作用進行了早期研究。他們發現麥角甾苷在PC12細胞中，能夠通過抑制ROS產生、線粒體膜電位降低、凋亡發生來抑制1-甲基-4-苯基吡啶(MPP+)誘導的PC12細胞損傷[3]。含有麥角甾苷的肉蓯蓉提取物抑制通過提高細胞活力、抑制LDH產生，抑制MPP+誘導的小腦顆粒神經元caspase-3激活和PARP的表達，表明其可通過抑制凋亡發生，發揮其神經保護作用[9]。進一步研究發現，麥角甾苷能夠在其他PD體外細胞模型中具有保護作用，能抑制魚藤酮誘導的多巴胺能神經元SH-SY5Y細胞凋亡, 其神經細胞保護作用可能與降低細胞內活性氧水平有關[19]。在過氧化氫處理的轉染DJ-1的SH-SY5Y細胞新PD細胞模型中，麥角甾苷可抑制過氧化氫誘導細胞損傷[8]。麥角甾苷能夠在MPP+誘導的大鼠中腦神經元損傷中，促進大鼠中腦神經元酪氨酸羥化酶(tyrosine hydroxylase，TH)陽性細胞數量，表明其具有抑制細胞損傷作用，同時進一步機制研究顯示麥角甾苷通過抑制caspase-3激活和PPAR的剪切激活發揮其保護作用[5]。(2)調控α-synuclein蛋白生成和聚集。進一步研究發現可能與減少Parkin蛋白的降解和抑制α-Syn蛋白的二聚體形成有關[20]。麥角甾苷可以改善魚藤酮誘導的大鼠PD樣癥狀，能夠抑制魚藤酮誘導的α-synuclein蛋白水平增高、caspase-3激活和微管相關蛋白的表達降低[6]。麥角甾苷預處理后能明顯改善MPTP誘導的C57BL/6小鼠的行為學表現，增加腦內多巴胺遞質的含量，增加多巴胺能神經元的數量，增加黑質紋狀體α-synuclein蛋白水平[21]。類葉升麻苷具有神經保護作用，能對抗MPTP誘導的C57BL/6小鼠PD模型中的神經損傷。其機制可能與上調α-synuclein蛋白水平有關[21]。(3)促進多巴胺(DA)生成。含有麥角甾苷的肉蓯蓉提取物抑制MPTP誘導的C57BL/6小鼠多巴胺能神經元損害，抑制MPTP誘導的運動功能障礙和DA含量的降低[4]。麥角甾苷預處理后能明顯改善MPTP誘導的C57BL/6小鼠的行為學表現，增加腦內多巴胺遞質的含量，增加多巴胺能神經元的數量[21]。(4)麥角甾苷在PD中神經保護機制。最近研究顯示，麥角甾苷具有抑制6-羥基多巴胺(6-hydroxydopamine，6-OHDA)誘導斑馬魚多巴胺能神經元細胞損傷的功能[7]，其可以調控Nrf2/ARE通路的活性，進而上調HO-1的表達，HO-1的表達上調參與匹諾塞林對6-OHDA損傷的抑制機制，這一研究表明麥角甾苷具有調控Nrf2/ARE通路的神經保護作用。同時本研究顯示，腹腔注射麥角甾苷后，能夠檢測到麥角甾苷在斑馬魚大腦內的分布，表明麥角甾苷具有透過血腦屏障的功能。

綜上所述，麥角甾苷在體內外模型中具有抑制PD樣病理改變的發生，具有廣泛的神經保護作用，其神經保護機制與其調控Nrf2/ARE/HO-1通路、抑制凋亡和抗氧化有關。

2.1.2在AD中的神經保護作用 (1)抑制Aβ誘導的氧化應激損傷和凋亡發生。麥角甾苷在阿爾茨海默病中的神經保護作用也引起了研究者的關注。我們課題組第一次證實了麥角甾苷在AD中具有神經保護作用，麥角甾苷能夠抑制Aβ25-35誘導的SH-SY5Y細胞ROS產生增加和凋亡的發生，能夠顯著減弱Aβ25-35誘導的細胞活力的丟失、細胞內ROS的產生和凋亡的發生以及caspase-3的活化，麥角甾苷同時能夠抑制Aβ25-35引起的線粒體膜電位的降低、Bcl-2/Bax比例的減低以及細胞色素C的釋放[11]。(2)抑制Aβ產生。研究顯示，麥角甾苷在Aβ1-42處理的SH-SY5Y細胞中，麥角甾苷能夠減少細胞外Aβ1-40的產生[15]。(3)抑制Aβ聚集。硫磺素T(Thioflavin-T，Th-T)是一種與淀粉樣纖維特異性結合而熒光顯著增強的染料，因而常被用來定性和定量檢測蛋白質和多肽纖維的生長以及常用于淀粉樣纖維聚集過程的定性定量檢測。是最常用的淀粉樣蛋白熒光探針，在發射波長482 nm處，用ThT的方法檢測熒光強度，該熒光強度的強弱反應了Aβ的聚集程度，熒光越強，聚集越明顯。研究發現，通過Th-T染色方法，麥角甾苷與Aβ1-42共孵育，能夠減少熒光強度，表明麥角甾苷能夠抑制Aβ1-42的聚集，進一步透射電鏡研究發現麥角甾苷能夠抑制beta-淀粉樣蛋白原纖維(Aβ fibril)的形成，通過圓二色譜(CD spectra)觀察顯示，麥角甾苷能夠抑制beta-淀粉樣蛋白片層結構(β-sheet)的形成[13]。麥角甾苷能夠促進Aβ1-40的降解以及Aβ1-42的寡聚化(oligomerization)[15]。(4)促進Aβ清除。最近研究顯示，麥角甾苷能夠促進Aβ1-40的降解[15]，表明其可促進Aβ的清除。(5)改善AD認知功能障礙。最近研究顯示，麥角甾苷能夠改善Aβ1-42導致的大鼠認知功能障礙、降低腦內Aβ沉積，并改善大鼠腦內膽堿能功能失調[15]。含有麥角甾苷的肉蓯蓉水提物能夠改善Aβ1-42誘導的AD樣認知損害、降低淀粉樣蛋白聚集和逆轉膽堿能與海馬多巴胺能神經元功能失調[14]。在腹腔注射D-gal(60 mg·kg-1·d-1)聯合口服AlCl3(5 mg·kg-1·d-1)90 d誘導的老化小鼠模型中，麥角甾苷(30、60、120 mg·kg-1·d-1)每日1次口服連續給藥30 d，能夠明顯改善小鼠認知功能障礙，Morris水迷宮測試顯示，其可以降低逃避潛伏期和增加穿過平臺的次數。進一步機制研究發現麥角甾苷能夠上調神經生長因子和TrkA的表達[16]。在D-gal聯合AlCl3誘導的老化小鼠模型中，麥角甾苷(60和120 mg·kg-1·d-1)能夠增加海馬神經元數量和NO含量，增加NOS活性，同時免疫組化和免疫印跡研究顯示，抑制caspase-3的激活[17]。(6)麥角甾苷在AD中的神經保護機制。研究發現麥角甾苷為Nrf2的激活劑，麥角甾苷在體內和體外誘導HO-1表達上調，麥角甾苷通過ERK1/2和PI3K/Akt激活Nrf2，麥角甾苷通過Nrf2介導HO-1的表達上調，麥角甾苷通過ERK1/2和PI3K/Akt誘導HO-1表達上調，麥角甾苷通過HO-1表達上調來抑制Aβ誘導的神經毒性損傷[12]。這些結果進一步印證了通過直接上調HO-1表達可以實現抑制Aβ誘導的氧化損傷。

綜上所述，麥角甾苷能夠通過抑制Aβ產生、聚集，促進Aβ清除，抑制Aβ誘導的氧化應激損傷和凋亡發生機制對AD具有治療作用。同時其可以調控Nrf2/ARE通路，進而上調HO-1參與對AD的治療作用。

2.2 在其他神經系統疾病中的保護作用在癲癇中的神經保護作用，麥角甾苷能夠抑制戊四唑(pentylenetetrazole)誘導的下鼠癲癇發作，而苯二氮卓拮抗劑氟馬西尼(flumazenil)阻斷麥角甾苷的抗驚厥作用，表明其通過調控γ-氨基丁酸通路抑制癲癇發作。最近研究顯示，麥角甾苷能在對抗興奮毒性損傷中的神經保護作用，可通過抗凋亡、抗氧化、調控鈣信號等途徑抑制谷氨酸誘導的興奮毒性損傷。

3 麥角甾苷的藥代動力

藥代動力學研究顯示，麥角甾苷(10 mg·kg-1)靜脈注射大鼠15 min后，在腦組織(包括腦干、小腦、皮質、海馬和紋狀體)中分布均勻，約為血漿(4.5±0.5 mg·L-1)中濃度的0.45%-0.68%。在給予麥角甾苷(3 mg·kg-1靜脈注射；100 mg·kg-1口服)后，口服生物利用度(AUCp.o./劑量p.o.)/(AUCi.v./劑量i.v.)僅為0.12%[22]。Li等[23]LC-MS/MS分析顯示，麥角甾苷(10 mg·kg-1)口服在大鼠體內吸收迅速，血漿內達到最大血藥濃度的時間為(13.3±2.8)min，麥角甾苷的消除常數為0.47±0.03/1 h。麥角甾苷大鼠的血漿峰值濃度(Cmax)為135.5±26.1 μg·L-1。來源于狗的研究顯示[24]，麥角甾苷單次劑量口服后能被迅速吸收和消除，Tmax在30-45 min之間，終末半衰期約為90 min，口服10、20和40 mg·kg-1劑量的時間-濃度曲線下面積(AUC)分別為(47.28±8.74)、(87.86±13.33)和(183.14±28.69)mg·min·L-1，說明麥角甾苷的暴露量存在劑量依賴性，麥角甾苷的絕對生物利用度約為4%。最近研究顯示，麥角甾苷在不同給藥途徑的藥代動力學存在差異(Tab 2)，口服、肌肉注射和腹腔注射大鼠的生物利用度分別不超過0.2%、25%和10%[25]。

Tab 2 The main pharmacokinetic parameters of acteoside after different administration routes

4 應用前景

關于麥角甾苷的人體臨床實驗資料較少，有少量研究關于麥角甾苷的隨機對照實驗。一項地黃總皂苷(general acteoside of Rehmanniae leave，GARL)對慢性腎小球腎炎治療的隨機對照臨床實驗表明，GARL(400 mg, bid)經8周口服后可以顯著降低24 h蛋白尿水平，而副作用較對照組低[26]。進一步隨機對照臨床實驗顯示，GARL(400 mg, bid)聯合厄貝沙坦(irbesartan)(150 mg, qd)治療慢性腎小球腎炎8周后，24 h尿蛋白量較基線水平下降36.42%，而對照組下降為27.97%，具有統計學差異[27]。以上研究表明，麥角甾苷對慢性腎小球腎炎能夠具有治療作用，可明顯改善尿蛋白水平。麥角甾苷對神經系統疾病的治療臨床實驗較少，一項Ⅱ期、隨機、安慰劑對照臨床實驗表明，麥角甾苷作為主要成分(色譜分析發現)的多葉蘆薈粉末(powdered leaves of A.polystachya，PLAP)能夠改善成人焦慮，PLAP(300 mg, bid)口服給藥8周后能夠明顯降低漢密爾頓焦慮評分。

有幾項人體干預研究涉及使用膳食馬鞭草和檸檬馬鞭草提取物(lemon verbena extracts，LVEs)，其中含有大量的苯丙素(phenylpropanoids)，其中主要成分是麥角甾苷。對LVE與ω-3脂肪酸在聯合應用對關節功效進行了隨機、雙盲、安慰劑對照研究[28]，LVE可以減輕疼痛和僵硬的癥狀，并顯著改善關節不適患者的身體功能。LVE顯示出很強的抗氧化性能，可通過調節GSH還原酶活性，顯著保護血液成分免受體育鍛煉相關氧化應激的影響，這在之前的一項雙盲人體研究中已得到觀察[29]。LVE已被證明可以保護中性粒細胞免受慢性運動引起的氧化損傷，它能夠降低髓過氧化物酶活性和肌肉損傷，而不會影響免疫或抗氧化對運動的適應[30]。此外，研究表明，含有麥角甾苷的提取物能夠提高女性游泳運動員循環血細胞中谷胱甘肽依賴性酶和超氧化物歧化酶，同時降低血漿性激素水平。這些數據是從最初的人體研究中獲得的，為麥角甾苷的全身效應提供了一些初步證據。然而，這些作用的機制仍有待闡明，需要進一步的臨床研究。

5 結語

目前研究顯示麥角甾苷具有神經保護作用，但其本身在植物中含量較低、穩定性差，另外，雖然可以通過生物合成途徑合成產生，但其具體合成步驟和機制仍有待于深入研究。另外一個缺陷是麥角甾苷口服生物利用度較低，使其成藥特性受到一定限制。目前關于人體麥角甾苷的生物利用度和藥代動力學資料尚缺乏，值得深入探討。目前針對治療神經退行性疾病的臨床試驗數據尚缺乏。鑒于麥角甾苷具有廣泛神經保護作用，其具有很好的抗AD和PD藥理學作用，神經保護作用及其機制總結見Fig 2。使麥角甾苷在進一步的臨床應用中具有更多的期待，值得深入探索。