銀杏葉提取物神經(jīng)保護作用研究進展

鄒曉佩,鄒慧慧,柯嘉洽,鄭博方,周先舉

(南方醫(yī)科大學中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院,廣東 廣州 510315)

神經(jīng)系統(tǒng)疾病是影響傷殘和壽命的首要原因,主要包括中風、帕金森病、癲癇、阿爾茨海默病和其他癡呆癥以及腦膜炎［1］。它是全球第二大死亡原因,給社會和個人帶來了沉重的負擔。銀杏葉最早的使用來源于《本草綱目》,擁有較高的藥用價值,在世界范圍內(nèi)用作膳食補充劑［2］。銀杏葉提取物是銀杏葉的濃縮提取物,目前在抑制血小板聚集、保護心血管和治療輕度認知障礙中的重要性已有共識,其神經(jīng)保護作用近來也逐漸成為一個研究的熱點問題,現(xiàn)將其神經(jīng)保護作用研究進展綜述如下。

1 銀杏葉提取物的有效成分

銀杏葉提取物主要包括兩種有效成分:黃酮苷和萜內(nèi)酯(銀杏內(nèi)酯、銀杏內(nèi)酯A、銀杏內(nèi)酯B等)。銀杏葉中的總黃酮目前表現(xiàn)出有抗氧化［3］、抗癌［4］、抗菌［5］的作用,銀杏雙酮是一種天然的人凝血酶抑制劑,可預防和治療血栓形成和心血管疾病［6］。銀杏內(nèi)酯則主要具有調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)和神經(jīng)調(diào)質(zhì)的作用［7］,此外,銀杏內(nèi)酯B作為最有效的血小板活化因子受體拮抗劑,具有預防血栓形成和抗炎的活性［8］。

2 銀杏葉提取物神經(jīng)保護作用機制

2.1銀杏葉提取物具有調(diào)節(jié)突觸可塑性的作用突觸可塑性定義為預先存在的突觸中突觸強度和效能,依賴突觸活動的變化而改變［9］,它是一種重要的神經(jīng)生理過程,與損傷后腦網(wǎng)絡的發(fā)育和重組相關(guān)［10］。并且突觸可塑性失調(diào)已被證明在抑郁癥、阿爾茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)、帕金森病(Parkinson disease,PD)等神經(jīng)精神疾病中發(fā)揮重要作用［11-12］。眾所周知,樹突生長、神經(jīng)發(fā)生、腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(Brain-derived neurotrophic factor ,BDNF)和長時程增強(Long-term potentiation,LTP)等是突觸可塑性的標志物。蛋白激酶B(Protein kinase B,PKB)/雷帕霉素機制靶標(Mechanistic target of rapamycin,mTOR)信號通路可以調(diào)節(jié)神經(jīng)發(fā)生、樹突棘生長,已知與突觸可塑性密切相關(guān)［13］。銀杏葉提取物可以通過靶向PKB/mTOR通路增加突觸可塑性。Lejri等［14］在神經(jīng)母細胞瘤的體外培養(yǎng)中發(fā)現(xiàn)給予銀杏葉提取物處理細胞后神經(jīng)突數(shù)量增多、神經(jīng)突起總長度增加和分枝延伸,這些結(jié)構(gòu)改變和PKB/mTOR通路的激活相關(guān)。銀杏葉提取物對于突觸可塑性的調(diào)節(jié)可以改善腦梗死的功能結(jié)局。Li等［15］發(fā)現(xiàn)局灶性腦缺血大鼠模型給予銀杏葉提取物后表現(xiàn)出更好的橫梁行走評分,并且有著顯著上調(diào)的生長相關(guān)蛋白43(Growth-associated protein-43,GAP-43)。銀杏葉提取物部分通過調(diào)節(jié)突觸可塑性改善阿爾茨海默病引起的記憶認知障礙。在老年性癡呆模型小鼠(5×FAD小鼠)中腹腔注射銀杏葉提取物1個月后,海馬齒狀回表現(xiàn)增加新生神經(jīng)元的數(shù)量,模型小鼠的空間記憶和非空間記憶得以改善［16］。低壓低氧引起的焦慮行為和恐懼消退缺陷在口服銀杏葉提取物后也得到了改善,這可能是恢復γ-氨基丁酸(gamma-aminobutyric acid,GABA)水平、上調(diào)突觸相關(guān)蛋白95(Postsynaptic density protein-95,PSD95)和突觸蛋白 1 的表達的結(jié)果［17］。銀杏葉提取物還可以影響谷氨酸、5-羥色胺、去甲腎上腺素等多種神經(jīng)遞質(zhì)及受體的表達水平,在抑郁癥、PD、癲癇等疾病中顯示出潛在的治療作用［18-21］。在男性健康受試者和大鼠中,銀杏葉提取物均顯示出了提高BDNF的作用［17,22-24］,腦梗死、AD患者中聯(lián)合其他藥物治療也顯示出相同的效應［25-26］。然而,也有實驗結(jié)果提示給予銀杏葉提取物后BDNF水平并沒有變化,甚至給予高劑量銀杏葉提取物后神經(jīng)營養(yǎng)因子-4 (Neurotrophin-4,NT-4)水平反而降低［27］。目前的文獻提示銀杏葉提取物主要從增強突觸結(jié)構(gòu)重塑和影響遞質(zhì)釋放兩方面改變突觸可塑性,這可能是銀杏葉提取物用于治療輕度認知障礙的部分機制。

2.2銀杏葉提取物具有抑制氧化應激的作用 大腦的耗氧量高達基礎(chǔ)氧的20%,并且大腦極易受到氧化應激的影響［28］。活性氧(Reactive oxygen species,ROS)可以由細胞呼吸、花生四烯酸代謝過程中的脂氧合酶(Lysyl Oxidase,LOX)和環(huán)氧合酶(Cyclooxygenase,COX)產(chǎn)生,同時細胞內(nèi)還有一套基于超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)、過氧化氫酶和谷胱甘肽過氧化物酶(Glutathione peroxidases,GPxs)的抗氧化防御系統(tǒng)［29］。氧化/抗氧化系統(tǒng)失衡時會使細胞毒性的活性氧產(chǎn)生過多,導致DNA、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)發(fā)生氧化損傷,直接損傷神經(jīng)元［30］。銀杏葉提取物的抗氧化應激能力似乎已得到公認。核因子E2相關(guān)因子 2(Nuclear factor E2-related factor 2,Nrf2)是細胞內(nèi)調(diào)節(jié)抗氧化防御系統(tǒng)的轉(zhuǎn)錄因子。Liu等［31］研究發(fā)現(xiàn)在腦梗死模型中給予銀杏葉提取物后能激活Nrf2相關(guān)通路,恢復SOD等抗氧化酶水平,同時清除氧自由基,降低丙二醛(Malondialdehyde,MDA)水平,梗死面積比率明顯下降。Du等［32］觀察到銀杏葉提取物預處理抑制硫還原氧化蛋白(Thioredoxin-interacting protein,TXNIP)激活,MDA水平下降,降低了蛛網(wǎng)膜下腔出血后引起的早期腦損傷程度。在局灶性腦缺血動物模型中同樣表現(xiàn)出清除自由基,降低總ROS水平,改善神經(jīng)功能缺損的益處［33］。在魚藤酮誘導的PD模型中給予大鼠口服銀杏葉提取物顯示出恢復超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過氧化物酶的效果,減輕了魚藤酮帶來的神經(jīng)毒性［34］。臨床研究顯示,銀杏葉提取物聯(lián)合治療后上調(diào)了腦梗死患者的Keap1-Nrf2/ARE信號通路,降低了患者血清中ROS、MDA的水平,神經(jīng)功能和生活質(zhì)量得到了改善［35］。因此,銀杏葉提取物通過調(diào)節(jié)氧化與抗氧化系統(tǒng)兩方面的平衡來達到抑制氧化應激的效果,在小型臨床試驗也得到了驗證［35-39］,但目前仍趨向于輔助治療。

2.3銀杏葉提取物具有減輕神經(jīng)炎癥的作用 神經(jīng)炎癥是由細胞因子、趨化因子、活性氧和二級信使的產(chǎn)生介導的。這些介質(zhì)由常駐中樞神經(jīng)系統(tǒng)的膠質(zhì)細胞(小膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞)、內(nèi)皮細胞和外周募集的免疫細胞產(chǎn)生［40］。神經(jīng)炎癥目前被認為在幾乎所有神經(jīng)系統(tǒng)疾病甚至精神疾病中存在負面作用。小膠質(zhì)細胞在正常生理情況下可以發(fā)揮神經(jīng)保護作用,但過度激活后產(chǎn)生較多的炎癥細胞因子和細胞毒性因子包括一氧化氮(Nitric oxide,NO)、前列腺素(Prostaglandin,PG)、ROS等［41-42］,進而誘導神經(jīng)元的死亡。小膠質(zhì)細胞不僅參與神經(jīng)炎癥的啟動,也參與神經(jīng)炎癥的放大［43］。星形膠質(zhì)細胞響應于中樞和外周募集的免疫細胞分泌的細胞因子,參與調(diào)節(jié)神經(jīng)炎癥反應［44］。并且慢性實驗性自身免疫性腦脊髓炎(Experimental autoimmune encephalomyelitis,EAE)小鼠選擇性消融星形膠質(zhì)細胞后可以減輕中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎癥［45］。星形膠質(zhì)細胞反應性起始的主要途徑是Janus激酶/信號轉(zhuǎn)導和轉(zhuǎn)錄激活因子3(Janus kinase / signal transduction and transcription activator 3,JAK/STAT3)途徑。銀杏葉提取物可以抑制大鼠中的小膠質(zhì)細胞的增生、活化［46］,還通過抑制JAK/STAT3信號通路,抑制缺血性腦卒中后星形膠質(zhì)細胞的活化,減少神經(jīng)元的凋亡［47］。Toll 樣受體4(Toll-like receptor 4,TLR4)是小膠質(zhì)細胞膜上的識別有害刺激的模式識別受體,TLR4被激活后會通過一系列信號級聯(lián)反應使核轉(zhuǎn)錄因子(Nuclear transcription factor-κB,NF-κB)易位至核,誘導眾多促炎基因的表達,例如IL-1β、COX2［48］。銀杏葉提取物可以通過降低TLR4的表達和抑制NF-κB易位至核減輕膠質(zhì)細胞中的炎癥反應。Li等［49］發(fā)現(xiàn)缺血再灌注的大鼠靜脈滴注銀杏葉提取物的有效成分銀杏二萜內(nèi)酯后,酶聯(lián)免疫吸附法(Enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)結(jié)果表明IL-1β 和 TNF-α水平下降,利用蛋白印跡法(Western blotting,WB)發(fā)現(xiàn)TLR4蛋白表達水平降低,且核表達的NF-κB相比未給藥組減少,同時腦梗死面積減小,腦水腫也得到了緩解。蛛網(wǎng)膜下腔出血模型中,銀杏葉提取物可以抑制TXNIP的表達從而抑制炎癥小體(NOD-like receptor family pyrin domain containing 3,NLRP3)的激活,下調(diào)炎癥反應［32］。銀杏葉提取物可以直接下調(diào)腦中的促炎細胞因子減少神經(jīng)炎癥的激活,包括COX、PGE2、TNF-α、IL-1β、IL-6等［50-52］。陳艷秋等［53］以60例PD患者為研究對象,發(fā)現(xiàn)給予銀杏葉提取物注射液聯(lián)合治療15 d的患者,其血清中的TNF-α、IL-1β、1L-6明顯降低。劉新志等［54］則在98例高血壓腦出血術(shù)后患者中觀察到注射銀杏葉提取物15 d后引起CRP、IL-6、TNF-α的下調(diào)。聶曉楓［37］的研究表明接受銀杏葉片提取物口服3個月的AD患者血清中的TNF-α、IL-1β也呈現(xiàn)下降趨勢。

2.4銀杏葉提取物在神經(jīng)退行性疾病中的神經(jīng)保護作用 AD是一種神經(jīng)退行性疾病,它的病理特點是形成老年斑,由聚集的β-淀粉樣蛋白(beta-amyloid protein,Aβ)纖維和過度磷酸化Tau蛋白(p-Tau)形成的神經(jīng)元纖維纏結(jié)組成［55］。銀杏葉提取物通過自噬-溶酶體途徑增加神經(jīng)元中 p-Tau 的降解。研究發(fā)現(xiàn)Tau轉(zhuǎn)基因小鼠口服銀杏葉提取物后自噬激活,介導了p-Tau蛋白的清除,改善了Tau蛋白帶來的突觸損傷［56］。激活AD腦中蛋白磷酸酶2A(Protein phosphatase 2a,PP2A)的活性,可以減少Tau和淀粉樣前蛋白過度磷酸化,從而降低A淀和p-Tau的形成［57］。GSK-3β是主要的Tau激酶,與Tau的聚集有關(guān),在AD患者中被證實異常上調(diào)［58］。銀杏葉提取物還可以調(diào)節(jié)PP2A和GSK-3β的活性減輕Tau蛋白的過度磷酸化。高同型半胱氨酸血癥誘導的AD小鼠給予銀杏葉提取物灌胃后恢復了PP2Ac的活性,同時下調(diào)了GSK-3β水平,減輕了高同型半胱氨酸導致的空間記憶障礙［59］。熱休克蛋白(Heat shock protein,HSP)可以有效清除錯誤折疊或未折疊的蛋白,體外實驗發(fā)現(xiàn)銀杏葉提取物通過增加HSP70 水平減少了Aβ 的聚集［60］。研究顯示5xFAD轉(zhuǎn)基因小鼠腹腔注射銀杏葉提取物1個月可減少可溶性A42［16］,特異性激活 α-分泌酶促進β淀粉樣前體蛋白(amyloid beta-protein precursor,APP)代謝［61］。100例老年血管性癡呆患者采用銀杏葉提取物聯(lián)合鹽酸多奈哌齊治療后血清中Aβ水平明顯降低［62］。因此,銀杏葉提取物對Tau蛋白和A白蛋白的調(diào)節(jié)在阿爾茨海默病的治療方面表現(xiàn)出一定的潛力。

銀杏葉提取物在帕金森病中也可以發(fā)揮維持多巴胺穩(wěn)態(tài)的作用。酪氨酸羥化酶(Tyrosine hydroxylase,TH)是多巴胺生物合成的限速酶,而多巴胺轉(zhuǎn)運蛋白(Dopamine transporter,DAT)是控制細胞外多巴胺再攝取到突觸前神經(jīng)元的跨膜轉(zhuǎn)運蛋白,它們的降低與帕金森病的發(fā)展呈正相關(guān)［63］。帕金森轉(zhuǎn)基因鼠連續(xù)腹腔注射銀杏葉提取物21 d后TH和DAT水平恢復,運動能力也得到了提升［21］。二價金屬轉(zhuǎn)運蛋白 (Divalent metal transporters,DMT1) 是主要的細胞內(nèi)鐵調(diào)節(jié)蛋白,抑制DMT1的上調(diào)可以改善帕金森病引起的運動功能障礙［64］。臨床研究表明銀杏葉提取物可以降低帕金森病患者黑質(zhì)DMT1水平［39］,在大鼠中也可以直接恢復多巴胺的水平［34］,可能是其中的黃酮和銀杏內(nèi)酯產(chǎn)生的不同于單胺氧化酶抑制劑的調(diào)節(jié)機制［65］。

3 結(jié) 論

隨著人口老齡化的加劇,神經(jīng)系統(tǒng)疾病的患病率會持續(xù)增加。許多天然化合物被證明對神經(jīng)系統(tǒng)疾病的預防和治療有益處,合成成本低,在有效性和安全性方面也具有競爭力。銀杏葉提取物在動物模型中表現(xiàn)出神經(jīng)保護作用,在缺血性腦卒中、輕度認知障礙等的臨床試驗中也顯示了一定的療效。然而近年來在機制研究上并未有較大的突破,臨床療效方面也需要大型臨床試驗來提供強有力的證據(jù)。本文總結(jié)了近年來銀杏葉提取物在神經(jīng)保護方面的基礎(chǔ)和臨床研究,以期為相關(guān)方面的初學者提供一點參考。

利益沖突:所有作者均聲明不存在利益沖突。