山奈酚及其衍生物在神經系統疾病中的藥理作用研究進展

李珂如，胡光強，吳安國，余 錄2，

1.西南醫科大學基礎醫學院 解剖學教研室（瀘州646000）；2.西南醫科大學基礎醫學院 化學教研室（瀘州646000）；3.西南醫科大學 中藥活性篩選及成藥性評價瀘州市重點實驗室（瀘州 646000）

黃酮類化合物是自然界中普遍存在的多酚化合物，近年來研究表明，該類化合物具有多種生物活性，能有效改善疾病的病理狀態[1]。在可食用植物中，黃酮類的主要成分是槲皮素，其次是楊梅素和山奈酚[2]。山奈酚又稱山奈素、山奈黃酮醇等，分子結構式為C15H10O6，相對分子質量為286.236，廣泛存在于多種水果、蔬菜以及中草藥等天然植物中。目前已有大量研究表明其具有抗癌作用[3]。山奈酚衍生物眾多，如紫云英苷、山奈酚-3-O-蕓香糖苷和鼠李檸檬素等。隨著現代藥理學研究的不斷深入，越來越多的證據表明，山奈酚及其衍生物具有多種生物學活性，特別是其神經保護作用被廣泛關注，包括抗炎、抗氧化、抗驚厥、抗抑郁、抗癡呆，以及對缺血腦組織的保護作用等[4]。

本文通過歸納總結近年來山奈酚及其衍生物在神經系統相關疾病中的藥理作用及機制，以期為其進一步的研究開發和臨床應用提供理論依據和建議。

1 抗炎作用

炎癥作為一種細胞受損后自我產生的保護機制，在很多疾病中均有發生，但過度的炎癥也會對機體造成損傷。由免疫系統激活導致的炎癥表現如發紅、發熱、疼痛等也間接提示了疾病的嚴重程度[5]。炎癥反應是神經退行性疾病的主要病理情況之一[6]，故而成為藥物治療神經退行性疾病的一大靶點。山奈酚的抗炎作用研究已經在細胞層面得到證實，可降低促炎細胞因子的產生和mRNA 表達，如胸腺基質淋巴細胞生成素(thymic stromal lymphopoietin，TSLP)、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor α，TNFα)和白介素8（interleutin-8，IL-8）等[7]，許多疾病模型也開展了相關研究。蔡美云等[8]在對PC12 細胞進行6-羥多巴胺（6-OHDA）的干預處理后，實驗檢測發現該組細胞的炎性相關蛋白環氧化酶(cyclooxygen?ase 2，COX2)、誘導型一氧化氮合酶(inducible NOS，iNOS)、核因子κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）的表達水平明顯上調，且細胞活力降低，而加入山奈酚處理后，可見這些蛋白明顯下調，且細胞活力隨著藥物濃度的升高而逐漸增高；進一步檢測發現模型組的磷酸化p38 絲裂原活化蛋白激酶(phosphorylated p38 mitogen-activated protein kinase，p-p38 MAPK)表達升高，而藥物組的表達降低；最后再加入p38MAPK 抑制劑后發現模型組細胞的炎性相關蛋白表達水平降低。以上的研究結果表明山奈酚可能通過p38MAPK 信號通路發揮抗炎作用。而p38MAPK 信號通路的抑制對神經退行性疾病中神經細胞的保護作用具有重要意義[9]。

除了山奈酚本身的作用以外，近年的一項研究發現了山奈酚的一種衍生物3-O-[(E)-（2-oxo-4-（p-tolyl）but-3-en-1-yl]kaempferol 可抑制炎癥。在之前的研究中，以脂多糖和大腸桿菌中提取的物質干預BV-2 小膠質細胞，使其產生促炎介質TNFα、IL-6、前列腺素E2（Prostaglandin E2，PGE2）和亞硝酸鹽，而該衍生物顯著降低了炎癥相關蛋白的表達[10]。在一項對不同地區的四葉草進行抗炎作用的研究中，通過高效液相色譜和飛行時間色譜發現，四葉草中的提取物山奈酚-3-O-葡萄糖苷（也稱為紫云英苷），具有明顯的抗炎作用，包括抑制NOS和COX2的活性表達[11]。該研究為今后對山奈酚相關化合物的深入探討提供了重要依據。

2 抗氧化應激作用

氧化應激是眾多疾病主要的病理表現，包括神經系統相關疾病、動脈粥樣硬化、糖尿病和癌癥等。拮抗氧化損傷會在很大程度上改善病理進程，甚至達到治療疾病的效果[12-13]。正常情況下，細胞中的氧化劑和抗氧化劑是一個動態平衡的狀態，參與細胞的各種功能和活動，但是在病理情況下，這種平衡受到破壞，使細胞發生氧化應激反應，釋放自由基，破壞線粒體，導致蛋白的錯誤折疊，最終導致細胞的死亡[14]。

在經典的帕金森模型中，氧化應激也是一種重要的病理機制，而含有山奈酚的藥物能顯著提高過氧化氫酶的活性，從而在細胞內抑制氧化損傷，同時該藥物也有助于改善α-突觸核蛋白、酪氨酸羥化酶等致病蛋白表達的異常[15]。在帕金森的線蟲模型上，6-OHDA 能夠退化多巴胺能神經元，導致線蟲的食物敏感行為障礙和壽命縮短，而紫云英苷可以降低活性氧水平和丙二醛含量，增加超氧化物歧化酶減輕氧化應激。再進一步研究后，發現紫云英苷能夠抑制由于6-OHDA 誘導的乙酰膽堿酯酶活性降低，表明紫云英苷對6-OHDA神經毒性的保護作用可能是由于減輕氧化應激和膽堿能系統的調節，從而為紫云英苷在神經變性中的治療潛力提供了重要的理論基礎[16]。

對細胞進行低濃度血清培養和加入過氧化氫進行干預可構建細胞氧化損傷的模型。為了證明山奈酚及其同樣常見的衍生物鼠李檸檬素的抗氧化特性，Hong 等[17]在確定血紅素加氧酶(HO)-1 基因對PC12細胞的氧化損傷作用后，發現這兩種藥能顯著地抑制（HO）-1基因的表達，并且通過MAPK等通路來增強細胞的抗氧化功能。

谷氨酸是中樞神經系統中主要的興奮性神經遞質，而過量的谷氨酸會導致細胞興奮性毒性，是研究細胞氧化應激的經典模型[18]，用分離白樺果實得到的紫云英苷干預該模型后表現出可觀的保護作用[19]。且在H2O2誘導的人體神經瘤母細胞模型上，紫云英苷也被證明有抑制受損細胞產生活性氧簇的作用，并可以激活相關抗氧化基因[20]。

NADPH氧化酶(NOX)是一種跨膜跨胞質的多亞基酶，已被證實參與多種神經退行性疾病的病理進程中[21]，它將電子從NADPH 轉移到分子氧，產生超氧化物。超氧化物的過載則會產生活性氧簇（reac?tive oxygen species，ROS），導致細胞損傷，最終死亡[22]。研究發現山奈酚通過與NOX 的胞漿亞基結合從而抑制NOX 的活化，發揮胞質中的抗氧化作用，減少ROS 的生成，隨后再激活caspase-3 的表達，最終減少PC12細胞的凋亡來完成其對細胞的保護作用[23]。

3 抗腦缺血損傷

缺血性腦卒中是危及人類健康的常見疾病之一，其主要病因為腦血管堵塞，造成下游組織缺少氧氣和營養等物質，最終導致受損組織細胞的動態死亡[24]。

在慢性腦缺血的模型中，星形膠質細胞增生形成膠質瘢痕[25]。用山奈酚對該模型進行處理后，可發現星形膠質細胞特有的膠質纖維酸性蛋白（glial fi?brillary acidic protein，GFAP）表達減少，由此可推斷山奈酚通過對星形膠質細胞的保護作用進而阻止慢性腦缺血的疾病進程[26]。在另外一項研究中也發現山奈酚能明顯減輕慢性腦缺血大鼠的病理損傷，改善認知功能障礙和四肢平衡能力障礙[27]。

腦缺血和缺氧時會加速能量的消耗，繼而過度激活K+通道，使胞內的K+外流增多，同時也會抑制Na+-K+-ATP酶的活性，進一步加劇這種病態的正反饋，最終誘導細胞的凋亡。而K+通道阻滯劑對受損的海馬CA1區神經元具有良好的保護作用[28]。在利用全細胞膜片鉗技術對海馬CA1區神經元膜電壓進行檢測后，發現山奈酚對缺氧模型細胞的K+外流具有阻斷作用[29]。

腦缺血再灌注損傷模型也是備受關注的領域。研究發現，在對該模型加入山奈酚干預后，能顯著減少神經功能損傷和腦梗死體積，同時海馬CA1區神經元的損傷也得到很大程度的改善[30]。并且在同樣的模型中，山奈酚糖苷也表現出很好的效果。在用山奈酚-3-O-蕓香糖苷以及山奈酚-3-O-葡萄糖苷對缺血性腦損傷的大鼠處理后，發現GFAP 的表達減弱、神經行為障礙改善以及腦梗死體積的減少，其作用通過NF-κB 和STAT3 信號通路實現[31]。山奈酚及其衍生物對腦部受損組織的保護作用通過了不同的機制來實現，為將來其在其他疾病損傷研究提示了更多可能的方向。

4 抗驚厥作用

目前，多種鎮靜藥和催眠藥被廣泛應用于焦慮、失眠等相應生理功能異常的患者，但是這些藥物多具有副作用。基于之前有研究表明黃酮類化合物對神經系統有較明顯的活性作用[32]，一項在針對小鼠的實驗中，發現在杜仲葉中提取出的紫云英苷具有減少自發活動，增加睡眠率和縮短睡眠潛伏期以及延長睡眠時間的功效，且能減少小鼠抽搐次數和延長抽搐潛伏期的抗驚厥作用[33]。在近年的一項針對癲癇模型的小鼠和斑馬魚的實驗中，山奈酚的甲基化衍生物被證實具有抗癲癇的活性作用[34]。以上研究表明山奈酚衍生物具有很大的研究價值和意義，可能在鎮靜和催眠的研究中發揮重要功能，具有開發成為保健藥物的潛能。

5 抗抑郁作用

在抑郁癥模型大鼠實驗中，張勝等[35]發現大鼠血清炎癥相關因子NO、IL-1β和TNF-α 的表達明顯升高，且HE染色后發現有大量的炎癥細胞浸潤。而山奈酚干預能顯著抑制這些炎癥因子的表達，減輕水腫程度，抑制海馬區的神經元凋亡。除了基于抗炎的機制以外，山奈酚也通過抑制細胞氧化應激反應來發揮其抗抑郁的作用[36]。

6 抗癡呆作用

癡呆主要分為阿爾茨海默癥（Alzheimer′s Dis?ease，AD）、血管性癡呆、混合型癡呆等[37]。諸多證據表明，可溶性寡聚物Aβ涉及神經炎癥、氧化應激、神經元細胞死亡，最終導致癡呆[38-39]。

研究發現山奈酚能降低β分泌酶的活性，從而抑制Aβ的生成，且能降低Aβ42，并通過與Aβ42 寡聚體結合促進無毒寡聚體的形成阻斷了Aβ斑塊的構象轉變。最終，改善Aβ誘導的神經細胞死亡，ROS產生，炎癥因子釋放，小膠質細胞活化，阻斷小膠質細胞NF-κB 信號通路[40-41]。該研究是基于山奈酚的藥理作用而開發出一種以山奈酚為主鏈的新型先導結構藥物，提示山奈酚及其衍生物在AD藥物開發中具有潛在的應用價值。

另外一項研究發現山奈酚是乙酰膽堿酯酶和丁酰膽堿酯酶以及Aβ聚集的有效抑制劑。不僅具有抗氧化劑和金屬螯合劑的作用，還與蛋白激酶和脂質激酶信號通路以及絲裂原活化蛋白激酶、NF-κB 和酪氨酸激酶等信號通路相互作用[42-43]。基于此，研究者開發出以山奈酚為主的抗AD聯合藥物[44]，預示以后針對疾病的不同病理機制來開發新的組方十分具有前景。

7 結語

總之，山奈酚類及其衍生物在神經系統中發揮著抗炎、抗氧化、抗缺血損傷、抗驚厥、抗抑郁、抗癡呆等作用，且以上藥理作用多表現出相互的關聯性和遞進性。并且常表現出多種藥理作用的聯合，說明其在應對不同疾病表現出不同的藥理活性，具有十分值得深入探討的科研價值，也提示研究者關注主導化合物與病理的構效關系。當今，黃酮類化合物正被廣泛應用于科研和臨床，隨著對山奈酚及其衍生物的藥理作用的研究不斷深入，其在臨床應用以及在食品和保健品等領域的發展也將會越加廣闊。