植物多酚提取物防治阿尔茨海默氏病研究进展

王志鑫，张伟，檀建新

（河北农业大学食品科技学院，河北省农产品加工工程技术研究中心，河北保定071001）

阿尔茨海默氏病（Alzheimer's Disease，AD），是一种进行性的中枢神经系统退行性疾病，占老年性痴呆患者的一半以上，患者表现出认知障碍和记忆损伤等特征。AD 两个最典型的病理特征为神经细胞内的Tau蛋白过度磷酸化形成神经纤维缠结（neurofibrillary tangles，NFTs）和胞外的β-淀粉样蛋白（β-amyloid protein，Aβ）聚集形成老年斑（senile plaques，SP）。已有研究证明从植物中提取的多酚类物质具有预防和治疗AD 的双重作用，且具有天然性，无或少毒副作用，易被人们广泛接受。本文就植物多酚治疗AD 的作用机理做一简要综述。

1 抗氧化作用

研究发现，氧化应激与神经系统疾病如AD 密切相关[1]。体内活性氧过多可导致组织细胞的损伤、Aβ聚集，并产生一系列的神经毒性作用，是引起衰老的根本原因。此外，氧化应激还能促进神经细胞骨架蛋白Tau 发生过度磷酸化和聚集[2]，从而导致AD 的发生。已有研究证明，多种植物源性的多酚类化合物具有强抗氧化性，对癌症及心脑血管疾病等表现出很好的防治效果。

1.1 茶多酚

茶多酚（tea polyphenol，TP）是从天然植物茶叶中提纯出来的一类以儿茶素类为主的多酚类衍生物的混合体。儿茶素单体主要有四种：表没食子儿茶素没食子酸酯（epigallocatechin-3-gallate，EGCG）、表没食子儿茶素（（-）-epigallocatechin，EGC）、表儿茶素没食子酸酯（（-）-Epicatechin gallate，ECG）、表儿茶素（Epicatechin，EC）。其中EGCG 的含量最为丰富，活性也最高[3]。

体外研究已证明，EGCG 可抑制氧化应激和神经毒性。Haque 等用绿茶多酚的混合制剂（其中EGCG 含量最高）喂养大鼠，发现大鼠海马区的活性氧簇浓度下降，认知能力有明显的提高，并认为认知能力的提高与绿茶多酚的抗氧化能力有关[4]。在EGCG 前处理的神经元中，Aβ 诱导的线粒体机能障碍，N-甲基-D-天门冬氨酸导致的Ca2+涌入性损伤和活性氧的产生均被阻止[5]。EGCG 的抗氧化作用机制尚不完全明确，Jomova 等认为儿茶素可以直接清除体内的活性氧（reactive oxygen species，ROS）和活性氮（Reactive nitrogen species，RNS），也可通过激活转录因子和抗氧化酶活性来发挥其抗氧化作用[6]。Lee 等认为EGCG 具有清除自由基的能力，能够增强机体自身的抗氧化能力，抑制黄嘌呤氧化酶的活性，阻断对NO 合酶的诱导[7]。

1.2 原花青素

原花青素（proanthocyanidins，PC），是植物中广泛存在的一大类多酚化合物的总称，由不同数量的儿茶素或表儿茶素结合而成。目前研究最多的原花青素是GSPE（grape seed proanthocyanidin extract，GSPE）。研究证实，原花青素具有清除体内自由基、减轻脂质过氧化、保护细胞膜和DNA 免受氧化损伤、消炎、抗衰老等多种生物学活性。原花青素的主要作用是保护植物中易氧化的成分，是迄今为止所发现的最有效的自由基清除剂之一。Bagchi 等研究证明原花青素的抗氧化损伤保护作用优于VC和VE等[8]。Maffei 等发现GSPE 能够防止细胞膜中VE的损失，是VE的生理再生剂，从而起到增强细胞内抗氧化防御系统的作用[9]。有报道称，源自于植物的原花青素等多酚类化合物有助于防止记忆力的衰退，可能与它们的抗氧化性、拮抗Aβ 的神经毒性有关[10]。葡萄籽中抗氧化物质的共轭苯环上均含有酚羟基，可以参与自由基的化学电子转移过程，从而发挥抗氧化的作用[11]。

1.3 白藜芦醇

白藜芦醇（resveratrol，Res），是一种植物雌激素，俗称芪三酚，广泛存在于葡萄、虎杖、藜芦等植物中。多篇文献已证实Res 具有抗肿瘤、抗氧化、抗炎、抗辐射，免疫调节等多种生物学活性[12-14]，被认为是葡萄酒中发挥心血管保护作用的主要功能因子。

白藜芦醇在各种体内外实验中都显示出广泛的抗氧化作用，能够清除氧自由基，减轻氧化应激产生的损伤。Hung 等研究证实，白藜芦醇能够清除自由基，尤其是羟自由基，可通过抑制二硫化谷胱甘肽的形成，使谷胱甘肽处于还原状态，从而抑制羟自由基的形成，使DNA 免受损伤，并且其抗氧化作用比VC和VE强[15]。Jefremov 等对白藜芦醇、姜黄素、染料木黄酮三种天然的多酚类化合物的抗氧化机制进行了研究，发现三种多酚均可通过增加低密度脂蛋白（LDL）氧化滞后的时间，保护高光胺氨酸（Hcy）G 蛋白的信号通路而发挥抗氧化作用，其中以白藜芦醇的作用最为显著[16]。在原代培养的皮质神经元和星形胶质细胞中，Res 可通过抑制泛素化的蛋白酶解途径显著增强组织特异性抗氧化酶—血红素氧化酶-1（heme oxygenase-1，HO-1）的表达量[17]。

1.4 姜黄素

姜黄素（Curcumin），来自于姜科植物姜黄的根茎，是常用的中药材和天然染料。流行病学研究发现，全世界老年痴呆症发病率最低的国家是印度[18]，这可能源于印度人喜爱吃咖喱食物，而咖喱的主要有效成分是姜黄素。大量研究证明，姜黄素具有抗氧化、抗炎、清除自由基、抗病毒，抗肿瘤等多种生物学活性，对糖尿病、变态反应和其他慢性疾病等具有多方面的药理作用，同时也具有防治AD 的作用。

Okada 等研究发现，姜黄素能够增加血液及组织中各种抗氧化酶如过氧化氢酶、谷胱甘肽还原酶、谷胱甘肽过氧化物酶等的活性，减少过氧化物酶体等的产生，有效清除各种自由基，从而减轻氧化应激反应[19]。姜黄素的抗氧化机制主要包括清除各种氧自由基和抗脂质过氧化作用。Baum 等发现，姜黄素能够与体内具有氧化还原活性的的金属离子如铁或铜结合，清除氧自由基，阻止二价金属启动的氧化损伤。姜黄素强大的抗氧化作用及其对AD 的有效防治已成为不争的事实，但其具体的作用机制仍需要进一步的研究[20]。

2 抑制Aβ 作用

关于AD 的发病机制有多种假说，其中以Aβ 级联假说和tau 蛋白过度磷酸化假说最受关注。Aβ 级联假说[21]认为：Aβ 过度产生或者无法有效降解将导致Aβ 在脑内沉积，Aβ 沉积在AD 各种病理形成过程中发挥着重要的作用，是多种导致AD 发生发展的因素的共同通路，因此成为AD 发生的中心环节。

有文献证实，茶多酚能够减轻体外培养的海马神经元中Aβ 诱导的神经毒性作用[12]。Levites 等研究发现，EGCG 能够通过活化依赖蛋白激酶C（Protein kinase C，PKC）的α-分泌酶来增加sAPPα，而sAPPα的分泌增多有可能会抑制Aβ 的形成[22]。此外，EGCG激活PKC 还可以保护神经母细胞瘤SH-SY5Y 细胞和PC12 细胞免受β 淀粉样蛋白诱导的细胞死亡[22-23]。

葡萄籽中所富含的原花青素等多酚类化合物能够阻止体外Aβ 的形成和Tau 蛋白聚集纤维化，具有延缓认知能力和衰退的潜能[24]。但目前对于原花青素影响Aβ 形成和Tau 蛋白磷酸化的机制研究还很少，原花青素等多酚类化合物延缓老年人认知能力衰退的生物活性与其对Aβ 形成和Tau 蛋白磷酸化的影响是否有关尚无定论[25]。

白藜芦醇可以通过激活蛋白激酶C 的磷酸化来对抗Aβ 的神经毒性，也可作用于分泌甲状腺激素结合蛋白的大脑脉络丛，而这种蛋白能够有效的阻止Aβ 的聚集[26]。Marambaud 等研究发现，白藜芦醇对β-分泌酶和γ-分泌酶均没有作用，因此它并不能抑制Aβ 的产生，但是能够降解细胞内Aβ 的含量，机制是通过沉默蛋白酶体亚单位5β 的小干扰RNA 和选择性的蛋白酶体抑制剂而发挥作用[27]。Jang 等的研究认为白藜芦醇之所以能够有效的抑制Aβ 的神经毒性，主要原因在于其具有强大的抗氧化能力[28]。

姜黄素在预防和治疗AD 方面发挥着重要的作用，最主要的原因在于它是Aβ 的强抑制剂，能够明显抑制Aβ 的产生和沉积[29]，从而减轻神经毒性。Yang 等通过动物体内实验证实，低浓度的姜黄素就可以明显抑制Aβ 原纤维和低聚体的形成[30]。Zhang 等通过体外实验发现姜黄素可以增强巨噬细胞吸收已经形成Aβ 的能力，从而避免了Aβ 在脑内的过量沉积[31]。姜黄素治疗AD 的最重要因素是其对Aβ 形成和聚集的抑制作用，但其具体的作用机制还需要进一步的研究阐明。

3 抗胆碱酯酶作用

中枢胆碱能神经系统是构成学习和记忆的主要通道，在学习和记忆中起着至关重要的作用。有研究发现，90%的AD 患者脑内缺乏乙酰胆碱。临床研究发现，在老年痴呆症发病的早期，胆碱功能缺乏的症状比其他任何症状都早，因此，胆碱能神经元的退化被认为是造成AD 的重要病理因素之一，AD 患者的严重程度与胆碱能系统的活性紧密相关。

茶多酚对乙酰胆碱酯酶的活性具有强烈的抑制作用。OKello 等研究发现，绿茶和红茶的提取物可有效的抑制乙酰胆碱酯酶（AchE）的活性，且呈剂量依赖关系，其中绿茶的作用比红茶更强大[32]。用2%的茶多酚喂养小鼠7 周，即可明显改善小鼠的认知功能，减弱小鼠记忆力下降的程度，并对胆碱酯酶的活力抑制了71%，且二者呈剂量依赖关系[33]。

白藜芦醇能够显著减少脑中丙二醛（malondialdehyde，MDA）的含量及亚硝酸盐水平，恢复AchE 和还原型谷胱甘肽的活性，从而改善认知功能，减弱氧化应激反应[34]。在多巴胺能神经元中，白藜芦醇能够减弱1-甲基-4-苯基-吡啶离子（1-methyl-4-phenylpyridinium，MPP+）的细胞毒性，抑制叠氮化钠，从而发挥神经保护作用，并呈浓度依赖关系。

姜黄素除具有抗氧化、抗炎、清除自由基等生物活性外，也具有抑制胆碱酯酶活性的作用。其机制可能是通过抑制脑组织中AchE 的活性，抑制突触处AchE 的降解，使脑组织中乙酰胆碱的合成酶表达量增加，胆碱能神经元中乙酰胆碱合成增多，从而使得受损后功能下降的胆碱能神经元得以改善，使有效的胆碱能效应得以维持，显著提高老年痴呆患者的认知功能。

4 其他

4.1 抗炎症作用

在AD 患者的脑内存在大量的炎症反应，AD 患者脑内的神经元损伤与神经细胞，包括小胶质细胞和星形细胞内过度的炎症反应存在密切关系。流行病学调查发现，非甾体类抗炎药可有效预防AD 的发生或延缓AD 患者脑组织被破坏的进程，并且随着药物使用年限的增加，AD 的患病率降低[35]。植物多酚与此类药物相比，具有无毒副作用的特点，因此在预防和治疗AD 方面具有极大的优势。研究发现，姜黄素能够通过抑制炎症因子如核转录因子（nuclear factor-kappa B，NF-κB）、环氧化酶2（cyclooxygenase，COX-2）等的表达，清除体内的活性氧及各种炎症因子，从而抑制Aβ的产生和聚集，保护神经元免受损伤[36]。

4.2 抑制Tau 蛋白磷酸化

AD 的另一病理特征为Tau 蛋白高度磷酸化形成NFT。在正常人脑内，蛋白激酶的磷酸化和蛋白磷酸酶的脱磷酸化作用处于动态平衡中，Tau 蛋白不能被磷酸化；当处于AD 病理条件下时，这种平衡在蛋白激酶激活剂或者磷酸酶抑制剂的作用下被打破，Tau 蛋白被高度磷酸化，失去结合微管的能力，并聚积形成NFT，且与患者的痴呆程度呈正相关[37]。已有研究证明，茶多酚能够减轻Tau 蛋白的磷酸化，但能否使Tau 蛋白发生去磷酸化作用还需进一步的探究。

4.3 神经保护作用

在AD 患者的脑内均存在不同程度的神经损伤，因此，保护神经免受损伤也是治疗AD 的一个重要方面。体外实验证明，姜黄素对H2O2和MPP+造成的神经细胞损伤都具有明显的保护作用，这可能与其能够降低诱导型一氧化氮合酶的产生有关[38]。

4.4 类雌激素作用

研究发现，雌激素替代疗法可以显著降低老年痴呆病的发病率[39]，但同时也可能会诱导一些肿瘤的发生。白藜芦醇作为一种植物雌激素，既具有雌激素的保护作用，同时又可以避免药物的不良反应。

5 结论

随着社会的进步，人口老龄化的速度日益加快，AD 已经成为威胁人类晚年健康的一大隐患，对其进行防治已迫在眉睫。尽管人们在植物多酚如何预防和治疗AD 方面取得了很大进展，但其作用的机理仍需进一步研究，以期为保健品及药物的开发提供可靠的理论参考。

[1] Darvesh A S, Carroll R T, Bishayee A, et al. Oxidative stress and Alzheimer's disease: dietary polyphenols as potential therapeutic agents[J].Expert Rev Neurother,2010,10(5):729-745

[2] Cruz J C, Tseng H C, Goldman J A, et al. Aberrant Cdk5 activation by p25 triggers pathological events leading to neurodegeneration and neurofibrillary tangles[J].Neuron,2003,40(3):471-483

[3] Miyata M, Sato T, Kugimiya M, et al. The crystal structure of the green tea polyphenol(-)-epigallocatechin gallate-transthyretin complex reveals a novel binding site distinct from the thyroxine binding site[J].Biochemistry,2010,49(29):6104-6114

[4] Haque A M, Hashimoto M, Katakura M, et al. Long-term administration of green tea catechins improves spatial cognition learning ability in rats[J].J Nutr,2006,136(4):1043-1047

[5] He Y,Cui J,Lee J C,et al.Prolonged exposure of cortical neurons to oligomeric amyloid -beta impairs NMDA receptor function via NADPH oxidase-mediated ROS production: protective effect of green tea(-)-epigallocatechin-3-gallate[J].ASN Neuro,2011,3(1):13-24

[6] Jomova K, Vondrakova D, Lawson M, et al. Metals, oxidative stress and neurodegenerative disorders[J]. Mol Cell Biochem,2010,345(1/2):91-104

[7] Lee S, Suh S, Kim S. Protective effects of the green tea polyphenol(-)-epigallocatechin gallate against hippocampal neuronal damage after transient global ischemia in gerbils[J]. Neurosci Lett, 2000,287(3):191-194

[8] Bagchi D,Garg A,Krohn R L,et al.Protective effects of grape seed proanthocyanidins and selected antioxidants against TPA-induced hepatic and brain lipid peroxidation and DNA fragmentation, and peritoneal macrophage activation in mice[J].General pharmacology,1998,30(5):771-776

[9] Maffei Facino R, Carini M, Aldini G, et al. Sparing effect of procyanidins from Vitis vinifera on vitamin E:in vitro studies[J].Planta Med,1998,64(4):343-347

[10] Wang Y, Chang C F, Chou J, et al. Dietary supplementation with blueberries,spinach,or spirulina reduces ischemic brain damage[J].Exp Neurol,2005,193(1):75-84

[11] Salah N, Miller N J, Paganga G, et al. Polyphenolic flavanols as scavengers of aqueous phase radicals and as chain-breaking antioxidants[J].Arch Biochem Biophys,1995,322(2):339-346

[12] Garvin S,Ollinger K,Dabrosin C.Resveratrol induces apoptosis and inhibits angiogenesis in human breast cancer xenografts in vivo[J].Cancer Lett,2006,231(1):113-122

[13] Gedik E, Girgin S, Ozturk H, et al. Resveratrol attenuates oxidative stress and histological alterations induced by liver ischemia/reperfusion in rats[J].World J Gastroenterol,2008,14(46):7101-7106

[14] Jang J H,Surh Y J.Protective effect of resveratrol on beta-amyloidinduced oxidative PC12 cell death[J]. Free Radic Biol Med, 2003,34(8):1100-1110

[15] Hung L M, Chen J K, Huang S S, et al. Cardioprotective effect of resveratrol,a natural antioxidant derived from grapes[J]. Cardiovascular research,2000,47(3):549-555

[16] Jefremov V,Zilmer M,Zilmer K,et al.Antioxidative effects of plant polyphenols: from protection of G protein signaling to prevention of age-related pathologies[J].Ann N Y Acad Sci,2007(1095):449-457

[17] Kwon K J, Kim J N, Kim M K, et al. Melatonin synergistically increases resveratrol-induced heme oxygenase-1 expression through the inhibition of ubiquitin-dependent proteasome pathway:a possible role in neuroprotection[J].J Pineal Res,2011,50(2):110-123

[18] Chandra V, Pandav R, Dodge H H, et al. Incidence of Alzheimer's disease in a rural community in India: the Indo-US study[J]. Neurology,2001,57(6):985-989

[19] Okada K,Wangpoengtrakul C,Tanaka T,et al.Curcumin and especially tetrahydrocurcumin ameliorate oxidative stress-induced renal injury in mice[J].The Journal of nutrition,2001,131(8):2090-2095

[20] Baum L,Ng A.Curcumin interaction with copper and iron suggests one possible mechanism of action in Alzheimer's disease animal models[J].Journal of Alzheimer's disease,2004,6(4):367-377

[21] Hardy J,Selkoe D J.The amyloid hypothesis of Alzheimer's disease:progress and problems on the road to therapeutics[J].Science,2002,297(5580):353-356

[22] Levites Y,Amit T,Mandel S,et al.Neuroprotection and neurorescue against Abeta toxicity and PKC-dependent release of nonamyloidogenic soluble precursor protein by green tea polyphenol(-)-epigallocatechin-3-gallate[J].FASEB J,2003,17(8):952-954

[23] Levites Y，Amit T，Youdim M B，et al.Involvement of protein kinase C activation and cell survival/ cell cycle genes in green tea polyphenol(-)-epigallocatechin 3-gallate neuroprotective action[J].J Biol Chem,2002,277(34):30574-30580

[24] Wang J,Ho L,Zhao W,et al. Grape-derived polyphenolics prevent Abeta oligomerization and attenuate cognitive deterioration in a mouse model of Alzheimer's disease[J]. J Neurosci, 2008, 28(25):6388-6392

[25] Rossi L, Mazzitelli S, Arciello M, et al. Benefits from dietary polyphenols for brain aging and Alzheimer's disease[J].Neurochem Res,2008,33(12):2390-2400

[26] Bastianetto S, Brouillette J, Quirion R. Neuroprotective effects of natural products: interaction with intracellular kinases, amyloid peptides and a possible role for transthyretin[J].Neurochemical research,2007,32(10):1720-1725

[27] Marambaud P,Zhao H,Davies P.Resveratrol promotes clearance of Alzheimer's disease amyloid-beta peptides[J]. The Journal of biological chemistry,2005,280(45):37377-37382

[28] Jang M H,Piao X L,Kim H Y,et al.Resveratrol oligomers from Vitis amurensis attenuate beta-amyloid-induced oxidative stress in PC12 cells[J].Biol Pharm Bull,2007,30(6):1130-1134

[29] Ono K, Naiki H, Yamada M. The development of preventives and therapeutics for Alzheimer's disease that inhibit the formation of beta-amyloid fibrils (fAbeta),as well as destabilize preformed fAbeta[J].Current pharmaceutical design,2006,12(33):4357-4375

[30] Yang F,Lim G P,Begum A N,et al.Curcumin inhibits formation of amyloid beta oligomers and fibrils,binds plaques,and reduces amyloid in vivo[J]. The Journal of biological chemistry, 2005, 280(7):5892-5901

[31] Zhang L,Fiala M,Cashman J,et al.Curcuminoids enhance amyloidbeta uptake by macrophages of Alzheimer's disease patients.Journal of Alzheimer's disease[J].JAD,2006,10(1):1-7

[32] Okello E J,Savelev S U,Perry E K.In vitro anti-beta-secretase and dual anti-cholinesterase activities of Camellia sinensis L.(tea)relevant to treatment of dementia[J].Phytotherapy research,PTR,2004,18(8):624-627

[33] Kim H K, Kim M, Kim S, et al. Effects of green tea polyphenol on cognitive and acetylcholinesterase activities[J].Bioscience,biotechnology,and biochemistry,2004,68(9):1977-1979

[34] Kumar A, Naidu P S, Seghal N, et al. Neuroprotective effects of resveratrol against intracerebroventricular colchicine-induced cognitive impairment and oxidative stress in rats[J].Pharmacology,2007,79(1):17-26

[35] Rogers J, Kirby LC, Hempelman S R, et al. Clinical trial of indomethacin in Alzheimer's disease[J].Neurology,1993,43(8):1609-1611

[36] Cole G M,Lim G P,Yang F,et al.Prevention of Alzheimer's disease:Omega-3 fatty acid and phenolic anti-oxidant interventions[J].Neurobiol Aging,2005,26(1):133-136

[37] Lee J,Hong H,Im J,et al.The formation of PHF-1 and SMI-31 positive dystrophic neurites in rat hippocampus following acute injection of okadaic acid[J].Neuroscience letters,2000,282(1/2):49-52

[38] Chen J, Tang X Q, Zhi J L, et al. Curcumin protects PC12 cells against 1-methyl-4-phenylpyridinium ion-induced apoptosis by bcl-2-mitochondria-ROS-iNOS pathway[J].Apoptosis:an international journal on programmed cell death,2006,11(6):943-953

[39] Zandi P P,Carlson M C,Plassman B L,et al.Hormone replacement therapy and incidence of Alzheimer disease in older women: the Cache County Study[J].JAMA,2002,288(17):2123-2129