血管性痴呆的分子机制及相关药物的研究进展

施蕊　翁稚颖　王红艳　王友兰　杨为民

【摘要】 血管性痴呆（VD）是仅次于阿尔茨海默病的痴呆常见类型之一， 包括缺血性或出血性脑血管疾病或是缺血、缺氧引起的慢性低血流灌注所致的临床综合征， 是唯一一类有望预防和治疗的痴呆。伴随着VD分子机的制不断深入研究， 以转化医学为突破口研究VD药物的防治， 成为国内外学者探索的热点。本文就近几年VD的分子机制及相关防治药物研究进行综述。

【关键词】 血管性痴呆；药物；转化医学；分子机制

DOI：10.14163/j.cnki.11-5547/r.2017.35.111

血管性痴呆（Vascular dementia， VD）是由各种脑血管因素导致脑组织损害进而引起获得性的智能损害综合征， 其患病率大约占脑卒中幸存者的1/3[1]。据Meta分析， 在世界范围VD是发病率仅次于阿尔茨海默病（Altheimer， s disease， AD）的痴呆类型[2]。在亚洲， VD已经成为老年痴呆的首发原因， 我国的VD发病率也呈逐年上升的趋势[3]， VD已经成为全球棘手的常见病。由于VD是老年期痴呆中可以预防并有希望治疗的痴呆疾病之一， 故越来越多的学者将痴呆研究的重点转移到VD上来。随着现代影像学技术及组织病理学的发展， 人们更加深入地认识到除血管损害的因素外的分子机制， 使得越来越多的药物得以研制与应用。

1 VD的分子机制

VD的发病机制目前尚未完全阐明， 而从分子水平研究可有助于更加深入了解VD的发病机制， 从而更好地发现有意义的标志物， 进而为临床治提供可靠靶标疗。目前VD的发病的分子机制研究主要集中在胆碱能系统、突触及突触可塑性的改变、氨基酸神经递质、锌离子神经毒性作用、氧化应激与炎性反应、tau 蛋白和Aβ淀粉样蛋白、神经细胞内钙调蛋白（calmodulin， CaM）和钙调蛋白依赖性蛋白激

酶Ⅱ（calmodulin dependent protein kinaseⅡ， CaMPKⅡ）。

2 胆碱能系统

2. 1 VD与胆碱能系统 早在20世纪70年代初就有学者提出中枢胆碱能突触是学习记忆的结构和生理学基础的假

说 [4]。乙酰胆碱（acetylcholine， Ach）存在于胆碱能神经元囊泡中， 是中枢胆碱能系统中重要的神经递质， 其主要功能是维持意识的清醒， 在学习记忆中起重要作用。VD的胆碱能系统受损机制可能是因缺血、缺氧导致葡萄糖氧化代谢受损， 使丙酮酸生成减少， 从而使乙酰胆碱的合成原料—乙酰辅酶A

生成减少， 最终导致Ach合成不足， 影响学习记忆[5]。许多实验研究也表明， 中枢胆碱能神经元的损伤可能是认知功能受损的形态学基础[6]。乙酰胆碱的代谢过程受乙酰胆碱酯酶（acetylcho-linesterase， AchE）和胆碱乙酰转移酶（choline acetyltransferase， ChAT）的调节， 两者的共同作用维持乙酰胆碱的动态平衡。但因Ach性质不稳定， 易被水解， 因此除检测Ach水平外， 还可检测合成乙酰胆碱的关键酶ChAT间接反应胆碱能情况。

2. 2 作用于胆碱能系统的药物 VD患者海马区和颞叶区的ChAT活性降低， 并伴随AchE和丁酰胆碱酯酶（butyrylcholinesterase， BuChE）活性的升高[7]。在给予VD患者利斯地明后， 可抑制AChE和BuChE的活性， 改善患者临床症状[8]。Servello等[9]通过27例男性和43例女性老年VD患者给予利斯地明也有一致结果。有研究发现[10]， 漆树黄酮可呈剂量依赖性（5、10、25 mg/kg）的增加由内皮损伤功能障碍（experimental endothelial dysfunction ， ED）和VD诱导的高同型半胱氨酸血症大鼠的Ach含量。亦有将2-VO复制的VD大鼠模拟慢性脑血流灌注不足的研究表明， 尼可地尔[三磷酸腺苷（ATP）敏感的钾离子通道开放剂， KATP]可增加Ach含量， 从而改善缺血体积， 减弱认知功能损伤， 保护脑神经[11]。Gupta等[12]的研究也发现， VD大鼠的Ach活

性受阻， 在给予阿戈美拉汀和长春西丁后增加脑内的Ach含量和氧化应激， 改善认知功能。Liu等[13]在探索ST09（一种他克林的硫酯衍生物）的作用時也有一致结果。结扎双侧颈总动脉大鼠后给予α-硫辛酸50 mg/kg的剂量灌胃28 d， morris水迷宫结果显示α-硫辛酸可明显改善大鼠认知障碍， 分子生物检测显示α-硫辛酸可减少VD大鼠海马区丙二醛（MDA）、活性氧（ROS）的含量、AchE的活性、增加海马区还原型谷胱甘肽（GSH）、Ach的含量和ChAT的活性[14]。

3 突触及突触可塑性的改变

3. 1 VD与突触及突触可塑性的改变 突触可塑性（synaptic plasticity）是学习记忆的重要生理学基础， 它是指突触连接在形态和功能上的修饰， 与神经系统的发育、神经系统损伤后的修复及学习记忆等相关， 包括传递效能的可塑性及形态结构的可塑性。突触传递效能的可塑性是由大脑皮质、海马、小脑及边缘系统等部位的长时程增（long- term potentiation， LTP）和长时程抑制（long-term depression， LTD）来表现[15]。突触传递效能的可塑性参数可通过细胞内外的电活动变化来反映。通过VD大鼠发现， 与正常对照组相比， VD组大鼠的LTP增长， 突触可塑性改变[15]。

3. 2 作用于改变突触可塑性的药物 N-甲基-D-天门冬氨酸（N-methyl-D-Asparticacid， NMDA）受体在LTP 的诱导中起重要作用， NMDA受体激活后， Ca2+大量内流进入突触后膜。应用NMDA 受体拮抗剂可诱导海马区LTP， NMDANR-2B亚基在LTP的维持中也发挥关键作用[16]。以VD模型模拟慢性低灌注不足， 给予白黎芦醇后发现， 白黎芦醇可诱导VD导endprint

致的LTP抑制现象， 改变突触可塑性[17]。羟基红花黄色素A也可通过增加VD大鼠海马区血管内皮生长因子（VEGF）和NMDAR-1的含量， 诱导LTP， 改变突触可塑性[18]。

4 氨基酸神经递质

4. 1 VD与氨基酸神经递质 在中枢神经系统中根据递质的作用不同分为分为两兴奋性氨基酸（excitatoryaminoacids， EAA）和抑制性氨基酸（inhibitory amino acids， IAA）， 相互拮抗共同维持着人体神经系统正常的神经生理活动。谷氨酸为EAA EAA代表， γ-氨基丁酸为IAA代表， 这两种氨基酸共同调控着大脑的学习记忆功能。约40% 的突触都可以释放EAA， 甚至在学习记忆、突触可塑性、神经营养都有EAA 的参与。EAA受体可分为N-甲基-D-天门冬氨酸（N-methyl-D-Asparticacid， NMDA）型受体和非NMDA 型受体。NMDA型受体是常见的离子型受体， 如NMDAR-1、NMDARR-2A/2B， 非NMDAR包括AMPA、L-AP4受体、KA受体及亲代谢受体四大类[19]。NMDA受体调节Ca2+内流， 非NMDA受体调节Na+及Cl-内流。而谷氨酸受体过度激活是神经元损伤重要的环节。

4. 2 作用于氨基酸神经递质的药物 高浓度的谷氨酸激活突触后NMDAR， 导致海马区突触间信息传递障碍， 使得学习记忆力下降。Mohamed 等[20]在皮质下缺血性血管痴呆患者中检测到NMDAN受体的亚基NMDAR-2A、NMDAR-2B。给予33例VD和AD混合痴呆患者美金刚5～10 mg/kg， 连续3个月， 发现美金刚可抑制NMDAR， 明显改善患者认知障碍[21]。补骨脂汤也能有效改善VD大鼠的学习记忆， 可能的分子机制是通过上调 脑源性神经营养因子（BDNF）、降低NMDAR-2B受体的表达水平， 从而提高学习记忆[22]。

5 锌离子毒性作用

5. 1 VD与锌离子神经毒性作用 正常情况下， 锌作为人体必需微量元素， 维持大脑正常的生理功能， 在大脑的海马区、大脑皮质有较高浓度[23]。同时在海马诱导的LTP过程中锌离子也是必不可少的[24]。然而， 锌过量却成为神经毒素， 是短暂全脑缺血后神经元死亡的关键因素[25]。锌离子超载可能是内质网应激和Ca2+失调共同导致[26]。见图1。当缺血、缺氧导致氧-葡萄糖代谢被剥夺诱导细胞膜发生持久去极化， 此时大量的锌和谷氨酸被一起释放至突触间隙中并刺激膜受体， 使得锌过量在VD的发病机制中有相当重要的作

用[27]。

5. 2 作用于锌离子神经毒性作用的药物 DNA 微阵列分析发现， 金属相关基因、内质网应激相关基因和钙相关基因Arc与锌的神经毒性分子机制相关， 而肌肽可抑制相关基因的表达， 拮抗脑缺血或VD引起的锌超载导致的神经毒性， 肌肽可作为阻断锌超载治疗VD的靶标药物[28]。肌肽和鹅肌肽抑制内质网应激相关基因和钙相关基因Arc， 拮抗锌超载导致的神经毒性， 表明肌肽和鹅肌肽可治疗VD[29]。

6 氧化应激与炎性反应

6. 1 VD与氧化应激及炎性反应 VD患者血液中相应氧化应激标志物， 包括血浆中抗氧化的物质减少， 如超氧化物歧化酶（SOD）、GSH。而氧化损伤产物如ROS、MDA、乳酸脱氢酶（LDH）、一氧化氮（NO）/一氧化氮合酶（NOS）增加。脑缺血损伤后会发生炎性反应， 炎性反应一定范围可修复受损组织， 保护神经， 但过度表达的炎性细胞在受损区聚集， 并和血管内皮细胞产生大量炎性细胞因子白细胞介素（IL）、肿瘤坏死因子（TNF）和集落刺激因子（CSF）。

6. 2 作用于氧化应激及炎性反应的药物 依达拉奉注射液可减少VD大鼠脑内ROS、MDA、LDH， 增加SOD的含量， 抑制氧化应激， 保护神经[30]。Hemanth等[10]研究表明， 漆树黄酮可呈剂量依赖性（5、 10、25 mg/kg）的增加由ED和VD诱导的高同型半胱氨酸血症大鼠的SOD、GSH含量。尼可地尔、阿戈美拉汀和长春西丁[12]也有与漆树黄酮一样的药理作用， 尼可地尔还能能拮抗VD引起的炎性反應[11]。另外肉桂酸盐可以减少VD大鼠水迷宫的逃避潜伏期， 增加进入平台的时间、次数， 改善学习记忆。其机制是通过减弱氧化应激， 保护神经[31]。

7 tau蛋白和Aβ淀粉样蛋白

7. 1 VD与tau蛋白和Aβ淀粉样蛋白 tau蛋白是一种脑组织神经元骨架蛋白， 其过度磷酸化可形成神经元纤维缠结， 导致神经元退化与丢失的病理性改变。AD 一项meta分析了中国AD和VD患者脑脊液中tau 蛋白的差异， 结果显示AD和VD患者脑脊液均含有相当数量的tau 蛋白， 且AD患者脑脊液里的比VD的更多[32]。脑脊液中高浓度的tau 蛋白可作为AD神经变性诊断的生物标记物[33]。VD 患者大脑中有大量β-淀粉样蛋白沉积， 主要为具有神经毒性的Aβ-42， 增加神经细胞对诸多损伤的敏感性、抑制海马LTP[34]不仅VD 患者大脑中有大量β-淀粉样蛋白沉积， 在AD患者也有[35]。

7. 2 作用于tau蛋白和Aβ淀粉样蛋白的药物 不论是AD还是VD， tau 蛋白的过度磷酸化和Aβ淀粉样蛋白过度沉积都是至关重要的发病分子机制。抑制tau 蛋白的过度磷酸化和Aβ淀粉样蛋白过度沉积可改善AD和VD导致的神经纤维缠结和老年斑， 从而改善认知功能障碍。黄芩作为中国传统中药， 之前大量研究表明， 其在心脑血管疾病不管是脑梗还是心梗或再灌注损伤均有作用。亦有研究表明， 灌胃给药60 d黄芪可抑制缺血导致的VD的tau 蛋白的过度磷酸化， 防治VD[36]。

8 神经细胞内钙调蛋白和钙调蛋白依赖性蛋白激酶Ⅱendprint

8. 1 VD與神经细胞内钙调蛋白和钙调蛋白依赖性蛋白激

酶Ⅱ CaMPKⅡ的作用被认为是海马结构学习记忆形成和存储的分子机制之一。海马神经元内的Ca2+与CaM、CaMPKⅡ与学习记忆的关系已有较确切报道[37]， Ca2+可与CaM 结合成Ca2+-CaM 复合物， 再激活CaMPKⅡ， 细胞受外界刺激后， Ca2+-CaM 复合物与CaMPKⅡ自身抑制区域结合， 酶的构象发生改变而被活化[38]。被激活后的CaMPKⅡ发生自身磷酸化反应， 使细胞内Ca2+水平恢复到基础状态， CaMPKⅡ的自身磷酸化可维持其催化活性[39， 40]。Ca2+、CaM 及CaMPKⅡ的关系Min等[41]研究表明， 在APP/PS1的转基因鼠AD和VD的沙土鼠的海马CA1～CA3区的Ca2+、CaM增加， CaMPKⅡ的磷酸化产物下降。

8. 2 作用于神经细胞内钙调蛋白和钙调蛋白依赖性蛋白激酶Ⅱ药物 国内学者唐敬龙等[42]采用4-VO模型模拟VD后， 灌服补阳还五汤（50 g/kg）， 持续灌服30 d。结果表明补阳还五汤组在术后第7、14、28天水迷宫逃避潜伏期均显著缩短（P<0.05）， CA1区海马神经元细胞接近正常， 核膜轮廓清晰， 核仁清楚， 排列规则， CaMKⅡβ蛋白的表达则明显高于模型组（P<0.05）。

9 小结

全世界范围的痴呆症患者中， AD约占老年期痴呆的50%， VD占10%～20%；大约有20%的老年痴呆患者同时存在AD和VD的病理变化， 称混合性痴呆；其余5%～10%老年期痴呆可由各种原因或脑部疾病引起[43]。随着老龄化以及生活方式的改变， VD的发病率及病死率逐年上升， VD对老年人的身心健康及生活质量造成严重威胁， 也给患者家庭和社会造成严重的经济负担和精神压力。但VD是可逆的、可治疗的， 对VD早期患者进行有效干预可明显改善患者的临床症状。以转化医学为契机， 在VD的基础研究与临床预防治疗之间的桥梁， 为天然药物的研发提供了机遇。

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[收稿日期：2017-08-14]endprint