天然药物对阿尔茨海默病干预的研究进展

袁 芳

(新疆医科大学基础医学院生物学教研室, 乌鲁木齐 830011)

阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease，AD)亦称老年性痴呆，是1906年由德国精神病学家Alois Alzheimer首次描述并命名。AD为发生于老年期或老年前期得以慢性进行性不可逆记忆减退、认知障碍和人格改变为主要临床特征的大脑退行性疾病。随着人口老年化的进程，我国进入快速老龄化，60岁以上老年人已超过1亿，老年疾病的比例不断上升，据国际老年痴呆症协会(ADI)2013年公布的调查结果显示，全球有约4 400万人患有痴呆。在中国，保守估计全国老年痴呆患病人数高达800万以上。阿尔茨海默病已成为继肿瘤、心血管疾病、脑卒中后居第4位的致死性疾病，成为老年医学所面临的最为严峻的问题之一。尽管近十几年来生物化学、分子生物学、流行病学、遗传学等学科研究发展使我们更进一步认识AD，但对AD的发病原因和发病机理还存在很多不明因素，一般认为AD是多基因遗传疾病，发病原因与年龄、性别、能量代谢障碍、免疫功能异常、内分泌、感染等遗传和环境因素有关[1]。国内外学者对AD的发病机制提出了多种学说，包括β淀粉样蛋白(Aβ)学说、Tau蛋白学说、氧化应激学说、神经递质代谢障碍学说、细胞凋亡学说、基因突变学说等[2]，但尚无一种学说能完全解释其发病机制。

从报道首例AD病例到现在已100多年，但由于其病因及病理机制仍未明确，AD的治疗手段十分有限。中医药是中华民族传统文化的灿烂瑰宝，在几千年的实践发展中，形成了自己独特的理论体系，在延缓衰老及相关疾病的治疗方面，我国传统中药中抗衰/促智的药物资源丰富，已积累了丰富的理论和实践经验。近年来，随着对AD研究的深入，天然药物预防和治疗AD的作用日益受到重视。天然药物由于其所具有的多靶点性质，因此在AD的防治中表现出西药所不具备的优势。人参、灵芝、丹参、何首乌、黄芪、杜仲、红景天、西洋参、山茱萸、远志、知母、冬虫夏草等传统中草药，在很早以前就被认为具有防止衰老、益智健脑作用；一些复方合剂，如灵草液、养寿丹、天参益智方、醒脑增智方、智灵汤、复智散等，对AD患者或动物模型从不同途径发挥其作用，从中药有效成分对提高学习记忆方面的作用及相关研究可见，天然药物及其有效成分在防治AD方面具有潜在优势和良好的应用前景，对开发防治AD的新药提供新的思路[3]。国内外学者在建立理想的AD模型及天然药物干预机制方面进行了大量研究，AD防治措施成为老年医学研究的热点。本文就天然药物防治AD的主要作用机制综述如下。

1 抑制Aβ聚集诱导的神经毒性作用

β-淀粉样前体蛋白(APP)在脑内异常代谢，导致Aβ的产生和清除失衡，Aβ对体外培养及在体神经细胞有毒性作用，通过诱导细胞发生凋亡、钙稳态失衡、自由基代谢异常、炎症反应等表现出毒性[4]。甘草酸二铵(DG)是甘草有效成分的第三代提取物，研究证明DG能够抑制Aβ1-42诱导的神经毒性，抑制Aβ1-42诱导的氧化应激和线粒体功能障碍，从而显著增加Aβ1-42处理的神经元细胞活力[5]。开心散是从大量益智类古方中筛选出来的，其组方药物经长期临床实践证实确有良好的益智、延年、抗衰老作用。作为抗痴呆药物，开心散可能通过减少APP表达、抑制Aβ生成、促进Aβ降解而以缓解AD病理发展，对AD有治疗效果[6]。提取自草药千层塔的石杉碱甲是一种胆碱酯酶抑制剂，通过Aβ1-40侧脑室注射人胚肾(HEK293sw)细胞模型，证明其具有通过上调蛋白激酶C(PKC)，尤其是PKCα，使APP增多，从而减少Aβ的产生，对AD起到治疗作用[7]。钩藤属植物提取物和姜黄素也是对AD有益的天然制品，可减少Aβ聚集和纤维化，具有神经保护作用[8]。白藜芦醇可抑制Aβ纤维的形成和延伸，使已纤维化的Aβ失稳，而且白藜芦醇可减少Aβ分泌[9]。通过抑制Aβ的沉积从而干预AD的发生和发展，是多种中药复方的作用机制，如补肾益智方、归脾汤、当归芍药散、黄连解毒汤、养寿丹等。

2 抑制神经细胞凋亡

大量研究发现细胞凋亡可能是AD发生的主要原因，探讨AD的发生与细胞凋亡的关系，对研究AD的防治具有重要指导作用。AD患者病理解剖发现，其神经元中有核凝缩、DNA断裂等主要凋亡特征。AD细胞模型、动物模型均发现了细胞凋亡。葛根素是葛根的主要有效成分之一，临床和药理动物研究证明，葛根素具有明显的扩张血管、抑制血小板聚集、降低血黏度、防止血栓形成、改善缺血组织的血液供给等作用。研究报道葛根素对神经细胞有保护作用，对Aβ25-35诱导的AD细胞模型具有保护作用，分别表现在可部分对抗tau异常磷酸化和细胞凋亡，具体机制尚不清楚，可能与葛根素的植物雌激素作用有关[10]。研究表明何首乌提取的主要有效成分与延缓细胞衰老有关，其干预AD的机制可能为：调节Bax/Bcl-2之间的平衡，在一定程度上抑制神经细胞的凋亡，减少了神经元的丢失[11]。香港学者Yu等[12]发现枸杞能显著降低Aβ所致原代大鼠皮质神经元乳酸脱氢酶(LDH)的释放，降低半胱氨酸天冬蛋白酶-3(caspase-3)的活性，减少C-Jun氨基端激酶磷酸化的过程。乌药顺气散(由麻黄、陈皮、乌药等组成)、肾气丸(由生地、山茱萸等组成)能降低过氧化氢所致海马细胞凋亡率，提高细胞生存率[13-14]。中药红景天对AD大鼠脑神经细胞的保护作用可能是通过上调Bcl-2蛋白、下调Bax蛋白的表达、抑制细胞凋亡而实现，从而改善大鼠的学习记忆能力，对AD的防治具有现实意义[15]。

3 抗氧化和清除自由基

近年来提出的自由基损伤学说倍受关注，大量研究表明，氧化应激是阿尔茨海默病等神经退行性疾病的一个显著的病理特征，针对抗氧化损伤的治疗方法已经成为了治疗神经退行性疾病的靶标。AD发病机制的“Aβ学说”认为，由于Aβ在特定脑区的聚集介导氧化损伤，在AD的发生和进展中氧化应激发挥主要的作用。绿茶多酚是公认的抗氧化剂，日本在2002年以社区为基础，对70岁以上老人进行的一项横断面调查结果显示常饮绿茶者的认知功能损害较轻，表明绿茶可能对认知功能的改善起重要作用[16]。体外试验也显示，绿茶及其有效生物活性成分可从抗氧化、抑制Aβ生成、改善胆碱能神经等方面，对脑萎缩、认知功能、学习记忆等起到明显改善作用[17-19]。大部分中草药中都含有抗氧化剂，人参皂甙、三七皂甙、红花、五味子、丹参、红景天等中草药的有效药理作用主要是抗氧化[20-23]。灵芝具有“益精气、补五脏、滋补强壮、扶正固本”的作用，是我国传统的延年益寿中药。现代药理学研究证明，灵芝多糖有许多药理作用，能提高SOD活性、清除自由基，通过抗氧化作用保护神经细胞[24-25]。银杏是一种抗氧化剂，可防止自由基损害，增加缺氧耐受性，也具有神经保护作用。银杏还有抗凝血和扩血管效应，可改善脑血栓引起的注意和短期记忆减退。银杏提取物对中枢神经系统的作用机理可能与其有抗氧化、清除脂质自由基、保护膜蛋白等作用有关[26]。其中，银杏提取物EGb761在德国已被批准用于痴呆的治疗。EGb761对中枢神经系统的作用机制可能与其抗炎、抗氧化、清除自由基、增强中枢胆碱能功能等作用有关。韩国学者Choi等[27]研究发现金樱子可提高PC12细胞的活力，可能是通过抗氧化应激的途径来发挥作用的。丹参酚酸B、金丝桃苷也有同样的效果[28-29]。阿魏酸广泛存在于自然界的植物之中，是植物中普遍存在的一种酚酸，是当归、川芎、升麻等多种中药的活性成分之一，是天然的自由基清除剂，具有强抗氧化作用，能清除多种自由基和抑制氧化应激反应。Egashir等[30]研究发现当归芍药散(由赤芍、苍术、泽泻等组成)能显著减少Aβ25-35所致大鼠皮质神经元的死亡和脂质过氧化反应。当归芍药散、加味温胆汤、醒脑康等多种中药复方都有抗自由基损伤作用。

4 加强胆碱能神经功能

脑内胆碱能系统的退变与认知功能下降密切相关，是导致AD发生的最重要病理因素之一。目前AD治疗中的研究重点是乙酰胆碱酯酶(AChE)抑制剂。加兰他敏于2001年获美国FDA批准，是石蒜科植物中的生物碱，用于治疗轻、中度AD，有研究显示加兰他敏可以改善老年重度AD的认知功能障碍[31]。石杉碱甲(Huperzine A)提取自草药千层塔，为石松属生物碱，是一种有效的胆碱酯酶抑制剂，可轻易通过血脑屏障，对胆碱酯酶有高度特异性，兼具中枢和外周治疗作用，具有促进记忆再现和增强记忆保持作用[32]。Liang等[33]发现石杉碱甲可增加AD大鼠乙酰胆碱的浓度，抑制乙酰胆碱酯酶，比多奈哌齐、酒石酸卡巴拉汀更有效，同时石杉碱甲不仅能穿过血脑屏障，还能长时间地抑制乙酰胆碱酯酶，其应用前景最为看好。五味子素能拮抗东莨菪碱所致大鼠认知功能下降，部分原因是通过加强胆碱能神经的作用[34]。黄皮酰胺可增强突触基础传递活动和提高高频电刺激(HFS)引起的LTP 幅度，从而增强中枢胆碱系统功能[35]。在AD的动物模型中，白藜芦醇可降低海马退行性变，改善其记忆学习能力[36]。另外人参、党参、丹参、黄芪、知母等均有类似作用，黄连解毒汤、钩藤散、知母生地合剂、呆聪液等也有类似作用。

5 抗炎的作用

随着近年对AD发病机制的研究，认识到脑内慢性炎症反应可能是其重要病理特征之一。Jy等[37]研究表明长期服用阿魏酸能抑制小鼠脑室内注射Aβ1-42所激活的星形胶质细胞，阻止Aβ所致海马星形胶质细胞一氧化氮合酶(iNOS)、神经营养因子-3和白细胞介素-1α的免疫反应性的增高。由玄参、红参、贝母等组成的汤剂能显著抑制Aβ1-42所致人星形胶质细胞白细胞介素-6、白细胞介素-8和前列腺素E2的产生[38]。姜黄，自根部提取的酸性黄，通过调整转录因子、酶、细胞分裂周期蛋白、受体、细胞因子等多种重要的分子靶点而起作用，具有多种抗炎作用，从而对AD等疾病进行治疗[39]。旋覆花素、五味子可通过NF-κB途径减轻Aβ海马内注射引起的脑内炎症反应，减轻神经元的损伤[40-41]。由黄芪、肉苁蓉、菟丝子、丹参、地龙等组成的黄芪三仙汤能明显抑制神经中枢的免疫炎性反应，抑制神经原变性、坏死，从而达到治疗AD的目的[42]。豆科植物苦参、苦豆子和广豆根等中草药中活性成分为苦参碱，是苦参碱类生物碱的代表，苦参碱注射液不但具有抗炎作用，还能调控NO的释放以减轻对神经元的损伤，缓解AD病理过程和临床症状的发生、发展[43]。灵芝、冬虫夏草、远志等中草药都具有类似的疗效[44]。

依据现代医学对AD的病理假说，Aβ的聚集和神经毒性都是多因素、多层次的事件，而天然药物由于其所具有的多靶点性质，因此在AD的防治中表现出西药所不具备的优势。

综上所述，无论是天然药物中提取的化合物(或有效组成部分)或中药复方，大多通过多靶点、多途径、多环节对AD起到干预作用。传统中药不但成本低，且毒副作用小，具有其独特的优势。因此，结合AD的病因研究，在传统中药中寻找防治AD的有效药物成分是十分有意义的尝试。但是天然药物的多靶点作用方式同时也是一把双刃剑，多靶点也就意味着多组分，可引起给药方式的不确定性、作用机理的不明确性、药物疗效的不稳定性和毒副作用的难评价性。天然药物所具有的这些缺点，是在其应用于防治AD研究中的瓶颈问题。天然药物要为国际所认可，使之能够用于临床治疗，就必须提供科学的基础研究，如相关的毒性研究、有效成分的分析和含量测定、体内药动与药效学的客观数据、药物之间的协同作用或拮抗作用等，研制出成分明确、药理药效清楚、疗效稳定的中成药。我国天然药物种类多，具有悠久的应用历史，辅之先进的科学工艺，天然药物的应用前景必将更加宽广。

参考文献：

[1] Stozická Z, Zilka N, Novák M. Risk and protective factors for sporadic Alzheimer's disease[J]. Acta Virol, 2007, 51(4):205-222.

[2] Fox JM, Chamberlain G, Ashton BA, et al. Recent advances into the understanding of mesenchymal stem cell trafficking[J]. Br J Haematol, 2007, 137(6):491-502.

[3] 陈新梅. 抗老年痴呆药物研究进展[J]. 中国民族民间医药, 2011, 20(3):30.

[4] Clifford PM, Zarrabi S, Siu G, et al. Abeta peptides can enter the brain through a defective blood-brain barrier and bind selectively to neurons[J]. Brain Res, 2007, 1142:223-236.

[5] Zhu X, Chen C, Ye D, et al. Diammonium glycyrrhizinate upregulates PGC-1α and protects against Aβ1-42-induced neurotoxicity[J]. PLoS One, 2012, 7(4):e35823.

[6] 邵世滨，丁岩，张亚伦，等. 人参皂苷Rg1对Aβ_(25-35)诱导的SK-N-SH细胞凋亡的保护作用[J]. 基础医学与临床, 2008,(1):89-90.

[7] Zhang HY, Yan H, Tang XC. Huperzine a enhances the level of secretory amyloid precursor protein and protein kinase c-alpha in intracerebroventricular beta-amyloid-(1-40) infused rats and human embryonic kidney 293 Swedish mutant cells[J]. Neurosci Lett, 2004, 360(1/2):21-24.

[8] Park SY. Potential therapeutic agents against Alzheimer's disease from natural sources[J]. Arch Pharm Res, 2010, 33(10):1589-1609.

[9] Vingtdeux V, Dreses-Werringloer U, Zhao H, et al. Therapeutic potential of resveratrol in Alzheimer's disease[J]. BMC Neurosci, 2008, 9(Suppl 2):S6.

[10] 聂靖炜，李颖，王瑞涛. 葛根素对Aβ25-35诱导的PC-12细胞损伤的保护作用[J]. 中国老年学杂志, 2007, 27(23):2283-2285.

[11] 周琳，袁梦石，夏健，等. 何首乌制剂在Aβ致海马神经元凋亡中的Bax表达[J]. 中风与神经疾病杂志, 2006, 23(2):143-145.

[12] Yu MS, Leung SK, Lai SW, et al. Neuroprotective effects of anti-aging oriental medicine Lycium barbarum against beta-amyloid peptide neurotoxicity[J]. Exp Gerontol, 2005, 40(8/9):716-727.

[13] Je JJ, Shin HT, Chung SH, et al. Protective effects of Wuyaoshunqisan against H2O2-induced apoptosis on hippocampal cell line HiB5[J]. Am J Chin Med, 2002, 30(4):561-570.

[14] Shin HT, Chung SH, Lee JS, et al. Protective effect of shenqi-wan against H2O2-induced apoptosis in hippocampal neuronal cells[J]. Chin Med, 2003, 31(5):675-686.

[15] 曹娟，董联玲，冀俊虎，等. 红景天对老年性痴呆大鼠行为学及海马区凋亡相关蛋白表达的影响[J]. 中国中医急症, 2008, 17(11):1567-1569.

[16] Kuriyama S, Hozawa A, Ohmori K, et al. Green tea consumption and cognitive function:a cross-sectional study from the Tsurugaya Project 1[J]. Am J Clin Nutr, 2006, 83(2):355-361.

[17] Haque AM, 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.

[18] Unno K, Takabayashi F, Kishido T, et al. Suppressive effect of green tea catechins on morphologic and functional regression of the brain in aged mice with accelerated senescence (SAMP10)[J]. Exp Gerontol, 2004, 39(7):1027-1034.

[19] Kim HK, Kim M, Kim S, et al. Effects of green tea polyphenol on cognitive and acetylcholinesterase activities[J]. Biosci Biotechnol Biochem, 2004, 68(9):1977-1979.

[20] Dhanasekaran M, Holcomb LA, Hitt AR, et al. Centella asiatica extract selectively decreases amyloid beta levels in hippocampus of Alzheimer's disease animal model[J]. Phytother Res, 2009, 23(1):14-19.

[21] 朴钟源，江新梅，姚丽芬，等. 左归丸对痴呆鼠抗氧化作用及尼氏体的影响[J]. 山东医药, 2008, 48(37):17-19.

[22] 谢宁，于淼，姚辛敏，等. 含地黄饮子脑脊液对PC-12细胞氧化应激的影响[J]. 时珍国医国药, 2012, 23(8):1885-1886.

[23] 朱爱琴，张鑫生，滕长青，等. 红景天对阿尔茨海默病APP-C100转基因小鼠的影响[J]. 中国老年学杂志, 2004, 24(6):530-533.

[24] 刘经亮. 灵芝多糖的药理研究进展[J]. 广东药学, 2000, 10(2):46-48.

[25] 郭燕君，袁华，张俐娜，等. 灵芝多糖对阿尔茨海默病大鼠海马组织形态学及抗氧化能力的影响[J]. 解剖学报, 2006, 37(5):509-513.

[26] Boveris AD, Galleano M, Puntarulo S. In vivo supplementation with Ginkgo biloba protects membranes against lipid peroxidation[J]. Phytother Res, 2007, 21(8):735-740.

[27] Choi SJ, Kim MJ, Heo HJ, et al. Protective effect of Rosa laevigata against amyloid beta peptide-induced oxidative stress[J]. Amyloid, 2006, 13(1):6-12.

[28] Liu CS, Chen NH, Zhang JT. Protection of PC12 cells from Hydrogen peroxide-induced cytotoxicity by salvianolic acid B, a new compound isolated from Radix Salviae miltiorrhizae[J]. Phytomedicine, 2007, 14(7/8):492-497.

[29] Liu Z, Tao X, Zhang C, et al. Protective effects of hyperoside (quercetin-3-o-galactoside) to PC12 cells against cytotoxicity induced by Hydrogen peroxide and tert-butyl hydroperoxide[J]. Biomed Pharmacother, 2005, 59(9):481-490.

[30] Egashira N, Iwasaki K, Akiyoshi Y, et al. Protective effect of Toki-shakuyaku-san on amyloid beta25-35-induced neuronal damage in cultured rat cortical neurons[J]. Phytother Res, 2005, 19(5):450-453.

[31] Belkacemi A, Doggui S, Dao L, et al. Challenges associated with curcumin therapy in Alzheimer disease[J]. Expert Rev Mol Med, 2011, 13:e34.

[32] Orhan IE, Orhan G, Gurkas E. An overview on natural cholinesterase inhibitors--a multi-targeted drug class--and their mass production[J]. Mini Rev Med Chem, 2011, 11(10):836-842.

[33] Liang YQ, Tang XC. Comparative effects of huperzine A, donepezil and rivastigmine on cortical acetylcholine level and acetylcholinesterase activity in rats[J]. Neurosci Lett, 2004, 361(1/3):56-59.

[34] Egashira N, Kurauchi K, Iwasaki K, et al. Schizandrin reverses memory impairment in rats[J]. Phytother Res, 2008, 22(1):49-52.

[35] 沈映冰，陈君远. 抗老年痴呆药物研究进展[J]. 国际医药卫生导报, 2010, 16(8):1017-1018.

[36] Ladiwala AR, Lin JC, Bale SS, et al. Resveratrol selectively remodels soluble oligomers and fibrils of amyloid Abeta into off-pathway conformers[J]. J Biol Chem, 2010, 285(31):24228-24237.

[37] Jy C, Kim HS, Kim DH, et al. Inhibitory effects of long-term administration of ferulic acid on astrocyte activation induced by intracerebroventricular injection of β-amyloid peptide1-42 in mice.Prog Neuro Psychopharmacol[J]. Biol Psychiatry, 2005, 29:901-907.

[38] Kim SJ, Jeong HJ, Kim BK, et al. Anti-inflammatory effect of jeongshintang through suppression of p38 activation in human astrocytoma, U373MG cells[J]. Exp Mol Pathol, 2006, 81(1):85-91.

[39] Shishodia S, Sethi G, Aggarwal BB. Curcumin:getting back to the Roots[J]. Ann N Y Acad Sci, 2005, 1056:206-217.

[40] 王英杰，柴锡庆，韩梅，等. 旋覆花内酯抑制AD模型大鼠海马环加氧酶2和核转录因子κB的表达[J]. 中国药理学通报, 2008, 24(4):437-440.

[41] 于方，拓西平，吕建勇，等. 华中五味子酮对阿尔茨海默病样大鼠学习记忆功能及海马区核因子κB、诱导型一氧化氮合酶表达的影响[J]. 第二军医大学学报, 2007, 28(12):1351-1355.

[42] 周志昆，曾红兵，黄兆胜，等. 补肾活血方对阿尔茨海默病模型大鼠脑内胶质细胞的影响[J]. 中国中医基础医学杂志, 2005, 11(6):425-427.

[43] 倪晶晶，吴仲敏，凌树才，等. 苦参碱注射液对AD模型大鼠脑组织白介素1β、NO含量及nNOS免疫阳性神经元的影响[J]. 神经解剖学杂志, 2006, 22(4):450-454.

[44] 陈勤，高晨曦，葛礼浩. 远志皂苷对脑定位注射Aβ1-40拟AD大鼠脑内神经形态病理学变化的影响[J]. 激光生物学报, 2006, 15(3):294-298.