阿爾茨海默病的病理機制及中醫藥防治機制研究進展

鄧敏貞，鐘曉琴，彭麗霖，，黃麗平

[1.廣州中醫藥大學第二附屬醫院（廣東省中醫院），廣東省中醫藥科學院，廣東廣州 510120；2.廣州中醫藥大學，廣東廣州 510006；3.嶺南師范學院，廣東湛江 524048]

阿爾茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）是常見的中老年人高發的神經功能退行性疾病之一，臨床主要表現為認知能力下降和行為異常等[1-2]。中醫學中無AD的病名，根據AD的臨床表現，可將其歸為“呆病”“神呆”“善忘”等范疇，其主要的病機為腎中精氣不足引起腦髓失養，從而出現腦竅失靈、腦神失養的癥狀[3-4]?，F代醫學認為，AD的病理學特征主要有神經炎斑集聚，即俗稱的“老年斑”（senile plaque，SP）增多，以及神經元纖維纏結（neurofibrillary tangle，NFT）的異常出現及增加，即俗稱的Tau蛋白過度磷酸化?，F代研究發現AD病理特征與細胞自噬變化密切相關，主要體現在β-淀粉樣蛋白（β-amyloid，Aβ）水平的變化或Tau蛋白的過度磷酸化[5-6]。以下通過分析AD的中醫病機，綜述近年來AD的病理機制及中醫藥防治AD機制的研究進展，展望今后中醫藥防治AD的思路。

1 AD的中醫病機

中醫認為，腦為髓之海；腎為先天之本，腎主藏精，主骨生髓。滋養腦髓需依賴腎之精氣，腎精充盛，則髓海得以充養，腦神得健[7]?？梢娔I中精氣的不足，最終可致使髓?？仗?，腦失所養，神機失用。AD的主要病位在腦，腎精虧虛，髓海不足，神機失用為其主要病機，中醫治療AD采用補腎益髓為主的治本之法，并采用開郁逐痰、活血通竅等的治標之法，以最終達到標本兼治的治療目的[8-11]。同時，中醫學認為五臟相關，AD的發生和發展與腎、肝、脾等臟腑的機能亦緊密相關。

腎主藏精，肝主藏血，肝腎二臟之陰可相互滋養，肝腎同源。腎精需肝血的滋養，肝氣舒暢，疏泄有度，臟腑氣血生化有源，則腎之陰得以補益，腎之精得以充益。肝主升發調達，可助肺之宣發肅降；肺主氣，氣行則血行，氣機通暢則無瘀滯之虞。五臟的功能調和，氣血充盛而神氣乃具。AD患者的早期病機特點為肝郁氣滯，臨床多表現為孤僻寡言、表情淡漠，嚴重者會出現健忘等。病情進一步發展則可致風陽上擾或陰虛風動，出現失用、失語、失認等較為明顯的癡呆癥狀。

脾主升清和運化水谷精微，為氣血生化之源。清陽上達巔頂可充養腦髓，氣血充足則可滋養腦髓。脾健亦可祛化痰濕，避免痰濕蒙蔽清竅，從而使腦竅清靈通利。脾胃功能虛弱，則氣血生化無源，致使腦腑空虛，不能自主行為，從而引起思維遲鈍[12]。因此，AD可從脾論治。痰飲與痰濁為脾虛患者常見的病理產物，其產生的原因是由于人體水液代謝障礙而致[13]。老年人多見脾胃虛弱，脾虛不健，氣機郁滯，體內水濕停聚，則易致痰飲與痰濁的生成[14]。清代的陳士鐸在《辨證錄》中有指出：“治痰即是治呆，治呆并無奇法”。可見治療AD，化痰開竅醒神亦為重要治法之一。瘀血也是常見的病理產物。氣滯則會導致血瘀形成，氣行則血行。老年人脾虛氣機不暢，或氣虛無力推動血行，均可導致血行不暢，血液凝于脈中，則成瘀血；若血瘀阻滯血脈，則影響氣血不能上達巔頂而榮腦，就會導致神機失靈，神志失養。清代的唐容川在《血證論》提出：“凡心有瘀血，亦令健忘”；又指出：“血在上，則濁蔽而不明矣。”《類證治裁》云：“若血瘀于內，而善忘如狂”。由此可見，對于瘀血阻滯導致的氣血精微成分不能上達巔頂滋榮元神者，治療應采用活血化瘀之法，以醒腦開竅。

綜上，腎精虧虛、腦髓失養、神機失用為AD的主要病機；同時，因五臟相關，AD的腦髓失養又與腎、肝、脾臟腑功能緊密相關。

2 AD疾病進展的相關機制研究進展

2.1 線粒體功能紊亂與AD病程發展的關系線粒體處于控制細胞凋亡的中心地位，是產生氧自由基的主要場所。氧自由基可在重要靶位誘發活性氧簇（reactive oxygen species，ROS）。腦功能的正常發揮依賴于線粒體的能量供應，且極易受到線粒體功能障礙的影響，因此失去調節的線粒體功能會誘導和促進大部分的神經系統退行性疾病如AD、帕金森病等的發生和加劇[15]。線粒體內可以消耗細胞內90%以上的氧氣，故有氧呼吸是線粒體所獨有的特殊功能[16]。在非病理的情況下，絕大部分的氧在線粒體內還原為水的過程是靠線粒體中電子傳遞鏈傳來的電子而完成的。線粒體亦是ROS的主要來源。ROS在體內的存在形式多樣，主要以超氧陰離子（O2-）、羥自由基（OH-）或過氧化氫（H2O2）等形式存在。在正常的生理條件下，線粒體內存在比較有效的抗氧化機制，自由基可被線粒體中的強大物質如抗氧化酶（過氧化氫酶、超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過氧化物酶等）和抗氧化物（維生素E、維生素C等）所清除[17-18]。研究[19-20]表明，導致線粒體能量合成障礙的原因之一是電子傳遞鏈酶復合體Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的活性水平變化而導致的自由基損傷，使得線粒體的功能失調。

線粒體功能失調可影響AD的病程進展[21-22]。線粒體功能失調影響AD的機制主要表現為能量代謝障礙與ROS富集[23-24]。線粒體裂變/融合的動態平衡在細胞增殖過程中發揮了關鍵作用。線粒體動態失衡在AD中極易發生，線粒體裂變融合向裂變轉化，最終導致神經元的線粒體異常，從而不能完成細胞能量的供給需求[25]。此外，線粒體功能失調也與線粒體蛋白及線粒體DNA（mtDNA）均出現氧化性損傷有關[26]。線粒體DNA組蛋白的缺乏及其DNA修復能力的下降是由于線粒體極易受到氧化壓力的損傷而導致的。

早期AD患者易見線粒體功能障礙，如在出現Aβ沉積和神經纖維纏結的人類轉基因小鼠模型中，發現了大腦皮層的線粒體蛋白質組變化異常[27-29]。線粒體功能障礙始于Aβ的生成，而Aβ可誘發線粒體功能障礙及氧化應激，最終形成惡性循環，并隨著年齡的遞增而加重。有研究[30]報道，AD治療的潛在藥物靶標主要是通過調節線粒體Ca2+平衡，其機制是由于線粒體吸收過量的Ca2+，導致各個神經細胞的細胞膜的通透性增加，進一步促進細胞凋亡的發展與進程。在腦老化與AD患者中，mtDNA突變水平與β-分泌酶活性正相關，而mtDNA拷貝數與不溶性Aβ40和Aβ42水平負相關，可見mtDNA的變化與AD神經病理改變密切相關。

綜上，線粒體功能障礙為AD的主要發病機制。在線粒體中，可完成三磷酸腺苷（ATP）生成、Ca2+平衡、ROS生成、細胞凋亡等細胞的核心功能。雖然線粒體在AD病因中的作用仍存在爭議，但AD的起始與發展均與線粒體功能障礙、異常線粒體動力學與線粒體降解密切相關[31-35]。線粒體功能紊亂發生于AD的早期，以線粒體為靶點的臨床治療結果卻令人失望，可能與藥物治療干預太遲有關[36]。AD的線粒體變化機制及二者的相關性仍有待深入研究，而以線粒體為靶點的有關AD發病與治療的研究更將任重而道遠。

2.2 氧化應激與AD病程發展的關系研究[37]發現，神經退行性疾病和腦缺血等腦部疾病與氧化應激相關的發病機制密切相關。氧化應激可以通過多種因素造成大腦損傷。研究[38-39]認為，氧消耗量較高的大腦極易受到氧化自由基的損傷。腦部的富氧環境和鐵離子的存在會促進活性氧如超氧陰離子（O2-）、過氧化氫（H2O2）、羥基自由基（OH-）等的生成，最終引發一連串的氧化事件。同時，氧化劑的產生或是抗氧化劑防御失衡都會觸發氧化應激反應，導致活性氧水平增加?；钚匝跛皆龈呖捎绊懙鞍踪|、脂質、碳水化合物和核酸反應，導致這些生物分子產生氧化性損傷，繼而造成細胞功能障礙[40-41]。此外，因氧化應激或其他毒性物質而觸發的誘導型一氧化氮合成酶（iNOS）過表達，以及活化的組成型神經元一氧化氮合成酶，兩者都是催化精氨酸轉化成瓜氨酸及促進一氧化氮（NO）生成增加的主要原因[42]。而在大腦，NO是一個關鍵信號和氧化還原因子，參與控制突觸活動以及神經退化過程[43]。NO與O2-反應形成過氧硝酸鹽（ONOO-），生成其他活性氮物質（RNS），如NO2-；或NO與蛋白質的酪氨酸殘基反應則形成3-硝基酪氨酸[44-45]。

在非病理情況下，體內存在內源性抗氧化系統機制，主要包括清除ROS/RNS、抑制ROS/RNS形成、結合參與ROS產生的金屬離子、分解活性ROS與蛋白或脂類形成的合成物等。這些內源性抗氧化系統的機制可抵消ROS/RNS所導致的氧化應激和硝酸化損傷。內源性抗氧化酶包括過氧化氫酶、谷胱甘肽還原酶、谷胱甘肽過氧化物酶和超氧化物歧化酶；內源性非酶歧化反應物有谷胱甘肽、輔酶（泛醇）或尿酸等[46]。

脂質、蛋白質或核酸的過氧化及糖基化終產物水平升高已被證實與AD相關，病變部位主要位于海馬區與內嗅皮層[47]。對AD大腦進行蛋白組學分析，可鑒別出大量氧化的功能失調的蛋白質，它們在能量代謝通路等重要細胞通路上發揮了關鍵作用[48]。有關AD患者的臨床試驗與AD動物模型的實驗數據均顯示，氧化損傷在AD早期就已出現，在輕度認知障礙（MCI）患者中可以檢測到明顯升高的氧化應激標志物[49]。外周血與腦組織的氧化應激損傷與AD和MCI密切相關[50]。對正常對照、MCI和AD患者的血清超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）和丙二醛（MDA）的比較發現，在AD和MCI中都存在氧化應激損傷，抗氧化酶（SOD、GSH-Px等）含量明顯降低，MDA等脂質過氧化物含量明顯升高[51-52]。對MCI患者的外周血抗氧化系統的分析研究[53]顯示，氧化性損傷可能出現在AD癥狀前，MCI發展成為AD可能與抗氧化系統的損傷有關。

2.3 細胞自噬與AD病程發展的關系自噬（autophagy）是生物體吞噬自身細胞質蛋白或細胞器并使其包被進入囊泡，繼而與溶酶體融合形成自噬溶酶體，降解其所包裹的內容物的過程，是生物體清除有害物質（如功能異常的細胞器、被氧化的脂類、錯誤折疊的蛋白質等）的重要途徑。自噬過程中，植物或動物的細胞通過單層膜包裹或雙層膜包裹胞漿中受損的細胞器成分，誘導形成自噬體（autophagosome），自噬體與溶酶體融合，之后進行程序化消化降解[54]。

文獻研究[55-56]證實淀粉樣前體蛋白（amyloid precursor protein，APP）是自噬性降解的底物，也是Aβ的前體蛋白，APP的形態學和功能與AD密切相關。研究[57-58]發現，Beclin-1敲除的神經元細胞中，自噬小體轉化的能力顯著降低，同時伴隨大量Aβ集聚以及APP的C位端點處的片段與全長APP的出現。Aβ可抑制哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）活性；Aβ作為自噬的底物，又可以誘導自噬活化的誘發因素。細胞內Aβ的大量堆積可干擾自噬小體成熟，其機制主要是通過破壞溶酶體系統，導致溶酶體異常并增加其通透性。通過自噬，可清除Tau聚集體和可溶性Tau蛋白，實現降低神經毒性的作用。

綜上，自噬在各種疾?。ò[瘤、中風和神經退化等）的進程中都發揮著重要的作用，尤其在各種因細胞增殖和細胞死亡平衡紊亂所引發的疾病中。自噬是Ⅱ型程序性細胞死亡的功能。非病理條件下，促進自身降解方式之一是活化細胞內的自噬程序，這是一個負反饋的生理性平衡調節機制。自噬功能異常時，神經細胞消除有害物質（如功能異常的細胞器、錯誤折疊的蛋白質、被氧化的脂類等）能力下降，神經細胞清除Aβ及過度磷酸化Tau蛋白等的能力亦急速下降，最終加劇神經元纖維纏結（NFT）和老年斑（SP）的形成。

3 中藥防治AD的機制研究進展

體外實驗研究發現，川芎嗪主要通過防止細胞內鈣濃度超載，抑制自噬過度誘發的程序性死亡，從而發揮一定的神經保護作用[59]。白藜蘆醇可通過激活自噬發揮抗氧化作用，改善AD動物模型學習記憶能力，其神經保護作用的分子機制主要與一種生物性很強的天然多元酚類物質有關[60]。中藥復方保護神經元的作用主要通過抑制過度自噬來實現。以人參皂苷和石菖蒲揮發油的成分為主組成的補氣開竅方可明顯改善癡呆模型小鼠的學習認知能力，其機制主要與抑制自噬有關，可降低Aβ表達水平，抑制Beclin-1表達，從而增強p-mTOR表達[61]。從生姜中提取的姜黃素可改善模型動物小鼠的學習記憶能力，其機制與減輕APP轉基因小鼠海馬組織的神經元損傷有關[62]。絞股藍皂苷XⅦ可從三七及絞股藍里提取，是一種新型的植物雌激素，被證實可下調異常表達的APP，減輕Aβ毒性引發的自噬反應，從而改善記憶能力[63]。芍藥苷可通過自噬-溶酶體通路來改善Aβ所致的神經細胞損傷，實現神經保護作用[64]。燈盞花素可顯著提高AD大鼠的谷胱甘肽過氧化物酶（GSHPx）和超氧化物歧化酶（SOD）的活性，降低丙二醛（MDA）含量，通過調節自噬通路清除自由基，從而發揮其抗氧化和抗凋亡的作用[65]。遠志提取物可抑制體外培養的神經細胞的mTOR活性和活化p70s6k，促進細胞內Aβ的清除，減少Aβ的分泌[66]。由上可知，中藥及其提取物對AD的神經保護作用主要與減少Aβ聚集，增強自噬有關，由此亦證實了AD與自噬的關系。

綜上所述，AD的發病機制與線粒體功能失調、氧化應激、細胞自噬密切相關；中醫藥對AD的神經保護作用主要與減少Aβ聚集，增強細胞自噬有關。細胞自噬可成為治療AD和尋找新的臨床藥物的研究切入點。中醫學認為，AD的病位主要在腦；腎精虧虛，髓海不足，神機失用為其主要病機；因五臟相關，AD的腦髓失養又與腎、肝、脾臟腑功能緊密相關。中醫藥辨證論治AD可從正虛、瘀血、痰濁3個方面考慮，采用補腎益髓為主的治本之法，并采用開郁逐痰、活血通竅等治標之法，最終達到標本兼治的治療目的。中藥復方治療AD具有多成分、多靶點、多途徑、多系統、整體觀的特點。為挖掘、篩選和優化更有效的中藥復方，今后的研究可以自噬通路為作用靶點，并可從細胞自噬角度深入探討中醫藥復方或驗方治療AD的效果。