松果菊苷治療神經系統疾病作用機制的研究進展

馮 茜，董 波，楊旭紅

1.成都中醫藥大學，四川 成都 611137

2.成都市第七中學校，四川 成都 610095

3.成都中醫藥大學附屬醫院，四川 成都 610072

神經系統疾病如神經退行性疾病等已成為我國醫療衛生體系中的重要問題。神經退行性疾病包括阿爾茨海默病、帕金森病、血管性癡呆、認知障礙、肌萎縮側索硬化癥等病癥，是以神經元受損、變性，異常蛋白質堆積為主要病理特征的年齡相關性疾病[1]。隨著老齡化進程的不斷發展，神經退行性疾病已成為我國乃至全世界死亡率增長的重要原因[2]。此外，腦卒中、抑郁癥、癲癇等神經系統疾病同樣威脅著患者健康及生命安全。然而，缺乏阻滯或逆轉神經元損傷進展的治療策略使得神經退行性疾病在內的諸多神經系統疾病臨床治療現狀欠佳[3]。因此，迫切需要探索更為安全有效的新型神經保護藥物。

松果菊苷是一種苯乙醇苷類化合物，最早在紫雛菊的根莖中發現。目前，松果菊苷已在肉蓯蓉Cistanches Herba、玄參Scrophulariae Radix、地黃Rehmanniae Radix等中藥中得到表征，《中國藥典》2020年版也將其作為肉蓯蓉的質量控制指標。在管花肉蓯蓉中，松果菊苷的含量高達30%，被證明是肉蓯蓉的重要有效成分[4-5]。研究表明，松果菊苷具有神經保護、抗炎、抗氧化、抗病毒、心臟活性等廣泛的藥理活性[6]，且松果菊苷可穿過血腦屏障，提示其在神經系統疾病的治療中具有臨床運用潛力[7]。迄今為止，大量基礎研究已證實松果菊苷在帕金森病、阿爾茨海默病、認知障礙等神經系統疾病中具有顯著的治療作用。因此，本文對松果菊苷治療神經系統疾病的作用及機制進行綜述，以期為松果菊苷的深入研究提供理論基礎，并為神經系統疾病治療藥物的開發提供一定依據。

1 帕金森病

帕金森病主要波及患者的運動系統，臨床表現為肢體震顫、僵硬、行走困難、自主神經功能障礙及晚期認知能力下降，是繼阿爾茨海默病的第2 大神經退行性疾病[8]。中腦黑質致密部多巴胺能神經元丟失和α-突觸核蛋白堆積是帕金森病的主要病理特征，其發生可能與神經炎癥、氧化應激、線粒體功能受損、神經營養因子喪失等因素有關[9]。松果菊苷對帕金森病的治療潛力尤其受到關注，涉及多個病理機制。

1.1 調節神經炎癥

促炎因子釋放導致過度神經炎癥，小膠質細胞和星形膠質細胞被激活，促炎因子再度釋放，損傷黑質致密部多巴胺能神經元，導致多巴胺能神經元退化，是帕金森病的重要病理特征。Liang 等[10]利用1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氫吡啶（1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine，MPTP）誘導的小鼠亞急性帕金森病模型，發現松果菊苷通過激活細胞外調節蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases，ERK）通路，抑制小膠質細胞及星形膠質細胞活化，降低腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNFα）、γ 干擾素水平，改善神經炎癥，減少多巴胺能神經元凋亡。同樣，在MPTP 誘導的小鼠帕金森病模型中，Zhang 等[11]發現松果菊苷可有效降低小鼠黑質中TNF-α、白細胞介素-6（interleukin-6，IL-6）mRNA表達，并回調IL-10mRNA 表達，抑制神經炎癥，減少α-突觸核蛋白的堆積。

Yang 等[12]通過研究松果菊苷對小鼠帕金森病模型的影響，發現松果菊苷通過降低小鼠黑質中IL-6 的表達，抑制IL-6/Janus 激酶（Janus kinases，JAKs）/信號轉導和轉錄蛋白激活因子signal transducer and activator of transcription proteins，STATs）通路激活，減輕黑質中小膠質細胞的活化，有效對抗神經炎癥，降低α-突觸核蛋白表達，保護多巴胺能神經元。此外，Zhang 等[13]發現松果菊苷還能夠抑制黑質中p38絲裂原活化蛋白激酶（p38 mitogen-activated protein kinase，p38 MAPK）和核因子-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）p52 的磷酸化，抑制p38 MAPK 和NF-κB信號通路激活，從而減少小膠質細胞及星形膠質細胞活化，改善神經炎癥。張彥紅等[14]發現松果菊苷可通過抑制小膠質細胞CX3C 趨化因子受體1（CX3C chemokine receptor 1，CX3CR1）表達，減少小膠質細胞的活化。由此可見，松果菊苷通過不同抗炎途徑改善神經炎癥，顯著抑制小膠質細胞及星狀細胞活化，保護多巴胺能神經元，減輕神經元損傷，抑制α-突觸核蛋白的沉積，進而改善帕金森病。

1.2 改善氧化應激

在帕金森病的發病過程中，各種氧反應性物質的產生可通過脂質過氧化、蛋白質氧化和DNA 氧化等途徑破壞黑質，損傷多巴胺能神經元，使用抗氧化劑則有利于阻止疾病進展[15]。Zhang 等[11]發現松果菊苷作用于帕金森病小鼠，可通過有效降低小鼠黑質內丙二醛水平，恢復超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、過氧化氫酶（catalase，CAT）和谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GSHPx）含量，以減輕氧化應激損傷，保護多巴胺能神經元。Zhao 等[16]通過1-甲基-4-苯基吡啶離子（1-methyl-4-phenylpyridinium ion，MPP+）誘導人神經母細胞瘤SH-SY5Y 細胞模型，證實了松果菊苷通過抑制活性氧的產生，從而減少激活轉錄因子3（activating transcription factor 3，ATF3）和C/EBP 同源蛋白（C/EBP-homologous protein，CHOP）的表達，減輕細胞凋亡，維護神經元細胞存活，揭示松果菊苷基于抗氧化活性的神經保護機制。此外，Zhang 等[17]通過利用6-羥基多巴胺誘導建立大鼠帕金森病模型或大鼠腎上腺嗜鉻細胞瘤PC12 細胞模型，發現松果菊苷通過干預seipin 蛋白泛素化及其降解，抑制內質網應激，防止未折疊蛋白堆積，抑制α-突觸核蛋白形成，減輕活性氧水平，以保護黑質紋狀體中的多巴胺能神經元，結合體內、外實驗共同驗證了松果菊苷的抗氧化應激活性。

1.3 恢復線粒體功能

線粒體是機體最為重要的能量中心，通過產生ATP 保證細胞正常存活、維持細胞功能，尤其是神經元細胞。然而，在帕金森病中，線粒體功能障礙可能導致ATP 生成障礙，誘發多巴胺能神經元死亡。由多個激酶復合物構成的線粒體電子傳遞鏈通過傳遞電子載體，逐步釋放自由能以用于ATP 的合成。黑質致密部中復合物I的缺失被認為是帕金森病中線粒體功能障礙出現的重要原因，而復合物II則是線粒體備用呼吸能力的重要來源。Ma 等[18]通過建立線粒體生物電子傳遞鏈復合物抑制劑誘導的SH-SY5Y 細胞模型發現，松果菊苷可恢復線粒體生物電子傳遞鏈中復合物II的活性，挽救復合物I抑制劑引起的線粒體呼吸鏈障礙，逆轉線粒體去極化和生物能量衰竭，以減輕細胞損傷。然而，松果菊苷對于復合物II～IV 抑制劑直接引發的細胞損傷無明顯調節效應，提示松果菊苷可能僅在復合物I活性喪失時誘發的線粒體功能障礙中，通過恢復線粒體備用呼吸能力，以恢復細胞內的能量生成。Wang 等[19]通過6-羥基多巴胺誘導PC12 細胞模型，發現松果菊苷通過恢復線粒體膜電位，減輕線粒體氧化還原活性損傷，恢復線粒體功能，以緩解線粒體功能障礙介導的細胞損傷及凋亡。此外，林瑤等[20]通過MPP+誘導SH-SY5Y 細胞建立帕金森病模型，發現松果菊苷能夠通過恢復細胞內抗增殖蛋白表達，促進蛋白激酶B 磷酸化以發揮功能保護活性。

1.4 調控細胞自噬

細胞自噬調節障礙可導致帕金森病中錯誤折疊蛋白堆積及細胞器受損。Zhang 等[21]發現，在MPTP誘導的小鼠帕金森病模型中，松果菊苷能夠通過抑制小鼠黑質中哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）激酶表達，增加自噬體形成，有效清除α-突觸核蛋白并促進自噬底物降解，以改善小鼠相關癥狀。Chen 等[22]發現松果菊苷還可能通過與煙酰胺腺苷二核苷酸依賴性脫乙酰酶1（NAD-dependent deacetylase sirtuin 1，SIRT1）結合，誘導自噬基因轉錄翻譯，通過自噬途徑降解小鼠紋狀體中的α-突觸核蛋白，發揮神經保護作用，逆轉多巴胺能神經元損失。

1.5 恢復神經營養因子

膠質細胞源性神經營養因子（glialcelllinederived neurotrophic factor，GDNF）對多巴胺能神經元具有顯著的營養作用。Yang 等[12]基于MPTP 誘導的小鼠模型及脂多糖誘導的小鼠小膠質BV2 細胞模型，發現松果菊苷可顯著增加帕金森病模型中GDNF 的表達。Zhao 等[16]在MPP+誘導的SH-SY5Y細胞模型中亦發現松果菊苷可在體外有效改善細胞內GDNF 的表達，以改善帕金森病中多巴胺能神經元損傷。

綜上，松果菊苷通過多種作用機制，有效減輕α-突觸核蛋白的產生與堆積，并保護多巴胺能神經元，緩解其損傷及凋亡，以此干預帕金森病中的關鍵病理環節，是治療帕金森病的重要潛在藥物。松果菊苷改善帕金森病作用機制見圖1 和表1。

表1 松果菊苷改善帕金森病的作用機制Table 1 Mechanisms of echinoside in improving Parkinson’s disease

圖1 松果菊苷改善帕金森病的作用機制Fig.1 Mechanisms of echinoside in improving Parkinson’s disease

2 阿爾茨海默病

阿爾茨海默病以患者進行性認知障礙和記憶減退為主要特征，是最為常見的神經退行性疾病，占據全球癡呆患者的50%～70%[23]。阿爾茨海默病與多個病理環節有關，包括β 淀粉樣蛋白（amyloid β protein，Aβ）沉積、tau 蛋白異常磷酸化、膽堿能神經元損傷、神經炎癥反應、氧化應激等[24]。松果菊苷可通過干預多個關鍵病理環節改善阿爾茨海默病。

2.1 抑制Aβ 產生

具有神經毒性的Aβ 和不溶性淀粉樣斑塊在中樞神經系統中的沉積被認為是阿爾茨海默病發生的關鍵機制[25]。Aβ 由 [β-位點淀粉樣蛋白前體蛋白（amyloid precursor protein，APP）裂解酶（β-site APP cleaving enzyme 1，BACE1）]和γ-分泌酶從較大的APP 中水解而來。Qiu 等[26]發現在APP/早老素基因1（presenilin 1，PS1）小鼠模型中，松果菊苷通過下調小鼠皮質中BACE1 蛋白的表達以抑制Aβ 的產生。Dai 等[27]在自發性阿爾茨海默病APPswe/PS1dE9轉基因小鼠模型中發現松果菊苷通過抑制小鼠內質網應激，調控PKR 樣內質網狀激酶（PKR-like endoplasmic reticulum kinase，PERK）/真核起始因子2α（eukaryotic initiation factor 2α，eIF2α）通路的激活，以抑制BACE1基因的翻譯和APP 生成，減少小鼠海馬體和皮質中大量的Aβ 斑塊形成與堆積，最終顯著改善阿爾茨海默病小鼠的空間學習和記憶功能。Shiao 等[28]在Aβ1-42誘導的SH-SY5Y 細胞模型中，發現松果菊苷可顯著改善Aβ1-42導致的細胞神經元損傷，其機制在于松果菊苷可通過抑制Aβ的寡聚化，以此減少Aβ 在細胞內的沉積。由此可見，松果菊苷通過干預Aβ 在腦內的形成和堆積，以有效改善Aβ 寡聚化帶來的神經毒性。

2.2 改善氧化應激

活性氧的大量產生和抗氧化劑生成減少導致的氧化應激損傷是阿爾茨海默病發生的另一重要原因[29]。核因子E2 相關因子2（nuclear factor E2-related factor 2，Nrf2）可通過激活過氧化物酶體增殖物激活受體γ（peroxisome proliferator-activated receptor γ，PPARγ）升高抗氧化酶活性，抑制BACE1的轉錄，減輕阿爾茨海默病的神經損傷。Qiu 等[26]發現松果菊苷可通過激活小鼠皮質中磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）通路，促進Nrf2 表達，增加PPARγ 啟動子活性，增加抗氧化酶活性，減少活性氧含量，改善APP/PS1 小鼠皮質內的氧化應激損傷。Zhang 等[30]在Aβ25-35誘導的PC12 細胞毒性模型中，發現松果菊苷通過降低細胞內活性氧水平，發揮細胞保護作用；并且，松果菊苷可有效清除DPPH 自由基及羥基自由基。Chen 等[31]在秀麗隱桿線蟲模型中，發現松果菊苷通過調控抗氧化酶基因表達，減少活性氧生成，增加氧化應激抗性，減輕Aβ 在秀麗隱桿線蟲模型中誘導的神經毒性，并可有效延長秀麗隱桿線蟲壽命，提示松果菊苷顯著的抗氧化應激活性。

2.3 抑制神經炎癥

過度的慢性神經炎癥同樣可導致阿爾茨海默病患者大腦中神經元的損傷[32]。除了調節氧化應激，Nrf2 的表達還與硫氧還蛋白相互作用蛋白（thioredoxin interacting protein，TXNIP）和NOD 樣蛋白3（NOD-like receptor protein 3，NLRP3）炎癥小體通路密切相關。Qiu 等[26]發現松果菊苷在APP/PS1 小鼠中的神經保護功能還可通過促進小鼠皮質內激活Nrf2 蛋白表達，抑制TXNIP-NLRP3 相互作用，減少皮質及海馬體中TNF-α、IL-1β 等炎癥因子分泌，改善神經炎癥而發揮。

2.4 恢復膽堿能神經元活性

中樞膽堿能神經元系統在機體記憶中發揮著重要作用。然而，在阿爾茨海默病中，Aβ 斑塊形成導致大腦中乙酰膽堿水平降低，由此誘發記憶障礙[33]。Shiao 等[28]發現Aβ1-42可導致大鼠皮質和海馬中乙酰膽堿水平降低及乙酰膽堿酯酶升高，松果菊苷則能夠通過降低乙酰膽堿酯酶水平，減少乙酰膽堿降解，恢復乙酰膽堿活性，改善大鼠膽堿能功能障礙。

綜上，松果菊苷通過增加氧化應激抗性，抑制Aβ 在腦內的形成和堆積，恢復乙酰膽堿活性，改善膽堿能功能障礙，以此減輕阿爾茨海默病的神經損傷。松果菊苷抗阿爾茨海默病作用機制見圖2 和表2。

表2 松果菊苷改善阿爾茨海默病的作用機制Table 2 Mechanisms of echinoside in improving Alzheimer’s disease

圖2 松果菊苷改善阿爾茨海默病的作用機制Fig.2 Mechanisms of echinoside in improving Alzheimer’s disease

3 血管性癡呆

血管性癡呆的主要病理特征是大腦內細胞凋亡，神經元受損，神經功能受損，認知功能嚴重下降，其發生與各種原因導致的流向腦組織血流量減少，缺氧、炎癥、氧化應激等病理損傷出現有關[34]。相較于認知障礙，其疾病嚴重程度往往更高。楊倩等[35]采用永久性結扎雙側頸總動脈的方法構建了血管性癡呆大鼠模型，發現松果菊苷通過提高大鼠海馬體中腦源性神經營養因子水平，介導PI3K/Akt信號通路，促進神經元修復，阻止神經元損傷，以保護大鼠神經認知功能。在由低壓缺氧環境誘導的小鼠認知障礙模型中，Zheng 等[36]發現松果菊苷能夠顯著緩解小鼠海馬體損傷，改善記憶功能，其機制與松果菊苷通過調控Nrf2 相關通路，降低氧化應激，防止海馬體線粒體損傷有關。此外，劉春麗等[37]發現松果菊苷對血管性癡呆大鼠的神經保護作用還與減少皮層、海馬體中氧自由基水平，改善氧化應激，并改善膽堿能神經遞質代謝有關。

4 缺血性腦損傷

腦卒中發病迅速、致殘率、死亡率高，是威脅患者生命安全的嚴重神經系統疾病。由于大腦中血流灌注受損，供氧缺失，缺血性腦卒中患者可出現嚴重腦損傷，導致功能障礙甚至殘疾[38]。因此，除了及時恢復血液灌注，減少神經凋亡、避免腦損傷的相關治療對于缺血性腦損傷同樣至關重要。Wei等[39]通過手術結扎左側頸總動脈誘導的大鼠缺血性腦損傷模型探討松果菊苷的治療潛力，發現松果菊苷能夠顯著減少大鼠腦梗死體積，并減輕腦組織中神經元損傷及凋亡，其機制與改善氧化應激、調節凋亡蛋白有關。Wei 等[40]在大腦中動脈閉塞手術誘導的大鼠模型中發現松果菊苷能夠保護大鼠紋狀體中多巴胺能神經元免受血流灌注缺失引起的損傷。Ding 等[41]通過建立短暫性大腦中動脈閉塞法制作卒中后認知障礙大鼠模型，驗證了松果菊苷在該模型中減輕大鼠腦梗死程度、改善認知能力的機制可能是通過增加大鼠海馬體中α7 煙堿型乙酰膽堿受體表達，促進細胞內自噬，以減少活性氧水平、改善氧化應激損傷。由此可見，松果菊苷不僅能夠緩解缺血性腦損傷中神經元的受損，還能夠顯著調節腦梗死面積，提示其治療卒中的潛在益處，其對于血流灌注的調控效應也值得進一步探索。

5 其他

松果菊苷顯著的神經保護活性還能夠用于其它神經系統病癥的治療。麻醉藥物的吸入，尤其是七氟醚的使用對于兒童手術較為常見。然而，七氟醚已被證明可能誘發神經毒性及認知功能障礙。Yang等[42]通過七氟醚誘導的小鼠認知障礙模型，揭示松果菊苷通過激活小鼠海馬體中插頭盒蛋白1，誘導海馬體細胞中的自噬活動，以減輕七氟醚造成的神經毒性，表明松果菊苷通過不同機制保護海馬體、改善認知障礙的作用。Lu 等[43]發現，松果菊苷通過抑制大鼠大腦皮質內源性谷氨酸釋放，減少細胞質內游離鈣離子濃度，以降低谷氨酸興奮性毒性，提示松果菊苷具有神經保護作用。基于此發現，進一步通過4-氨基吡啶刺激大鼠海馬體切片誘導的體外癲癇模型，證實松果菊苷通過減少谷氨酸釋放和阻斷異常放電而發揮抗癲癇活性，這表明松果菊苷在癲癇的治療中同樣具有潛力[44]。

抑郁癥雖然被作為精神疾病進行認識及診療，但抑郁癥患者往往伴隨有明顯的神經遞質分泌失常，恢復神經遞質分泌可有助于緩解癥狀、降低復發。Chuang 等[45]評估了松果菊苷的抗抑郁活性，在強迫游泳誘導的小鼠抑郁癥模型中，小鼠的不動性被顯著緩解，提示松果菊苷可在體內產生抗抑郁作用；進一步探索其機制發現松果菊苷可能通過激活海馬體中α-氨基3-羥基-5-甲基-4-異惡唑丙酸受體（α-amino3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid receptor，AMPAR）/Akt/ERK-mTOR 通路，以刺激腦源性神經營養因子分泌，這與常用的抗抑郁藥氯胺酮作用機制相似。盧仁睿等[46]則在體外實驗中發現松果菊苷的抗抑郁活性還可能與調控谷氨酸循環障礙、減少谷氨酸神經毒性有關。

脊髓型頸椎病是一種由于頸椎變形、椎間盤突出等病因誘導下脊髓屏障被破壞，從而導致神經炎癥形成、神經元凋亡的進行性頸椎疾病。線粒體異常裂變導致的功能障礙及其隨后誘導的氧化應激和炎癥被認為是脊髓型頸椎病的重要發病機制[47]。Zhou 等[48]通過慢性頸椎壓迫誘導的大鼠脊髓型頸椎病模型，發現松果菊苷可通過調控大鼠脊髓病變區域動力相關蛋白1（dynamin-related protein 1，DRP1），逆轉異常線粒體斷裂，降低活性氧水平，抑制NLRP3 炎癥小體和NF-κB 信號通路激活，抑制小膠質細胞活化，以降低病變區域炎癥反應，改善大鼠的運動功能。

松果菊苷改善其他神經系統疾病的作用機制見表3。

表3 松果菊苷改善其他神經系統疾病作用機制Table 3 Mechanism of action of echinoside in improving other nervous system diseases

6 結語與展望

眾多基于體內、外的基礎研究表明，松果菊苷能夠保護機體神經元，緩解甚至逆轉由各種病因導致的神經損傷，其具體作用機制與通過多通路調控以發揮抗炎、抗氧化應激、細胞自噬調節、線粒體功能恢復等密切相關。此外，炎癥反應、氧化應激損傷、線粒體功能障礙、細胞自噬失調等病理機制是導致帕金森病、阿爾茨海默病、認知障礙等神經退行性疾病在內的多種神經系統疾病發生發展的重要因素。由此可見，松果菊苷作為“廣譜”神經系統保護劑，對于治療神經系統疾病，尤其是帕金森病及阿爾茨海默病的臨床價值巨大。然而，基于松果菊苷的研究仍有待進一步深入。首先，目前仍未有探索松果菊苷治療相關神經系統疾病的臨床研究，鑒于實驗動物與人體生理性的差異，進一步在臨床層面評估松果菊苷的神經保護作用具有重要意義。因此，未來應積極開展相關臨床研究，為松果菊苷的抗神經系統疾病潛力提供有力的循證醫學證據。其次，雖然已有研究證實松果菊苷可自由通過機體血腦屏障，以在大腦中發揮藥理活性。然而，也有研究表明松果菊苷的生物利用度僅有0.83%，機體吸收不良且消除速率極快，這可能不利于松果菊苷在機體內長時間發揮藥效[49-50]。值得注意的是，當肉蓯蓉多糖與松果菊苷聯合使用時，大鼠對松果菊苷的吸收能得到顯著提升[51]。此外，將松果菊苷配制成磷脂復合物時，松果菊苷的生物利用度也可得到顯著增加[50]。因此，未來研究中，還應積極探索提高松果菊苷生物利用度的有效方法，如化合物結構修飾、化合物聯合運用、給藥載體優化以及藥物配伍使用等，改善其藥動學參數，積極發揮其神經保護活性?？傊^續開展基于松果菊苷的相關基礎及臨床研究，深入挖掘其臨床運用的可行性，對于神經系統疾病的治療具有重要意義。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突