枸杞多糖的神经保护作用-“以眼为鉴”

林幼红 ,刘晋锋 ,苏国辉,2,3 ,赵健,2

枸杞子，又称“茨”或“苟起子”，在现代医学中多指茄科植物宁夏枸杞的红色干燥果实。中医学认为枸杞子具有养肝肾、明双目的功用。利用现代分子分析技术，研究人员已分离出枸杞子中的多种活性成分，包括枸杞多糖、多酚、类黄酮和类胡萝卜素等[1]。枸杞多糖（Lycium barbarum polysaccharides,LBP）在干燥枸杞的水提取物中约占40%[2]，是枸杞子最重要的生物活性成分。LBP 是一种天然大分子水溶性多糖,是由醛糖或酮糖通过糖苷键连接的多聚物[3]，具有抗炎症、抗氧化、抗细胞凋亡和神经保护等作用[4-5]。

1 LBP 对视神经和视网膜的保护作用机制

LBP 神经保护研究的在体动物模型，主要通过青光眼和视网膜疾病的模型来检测LBP 的疗效和作用机制。如表1所列，在青光眼、糖尿病性视网膜疾病（diabetic retinopathy,DR）和视网膜色素变性（retinitis pigmentosa,RP）等动物模型的研究，揭示了LBP 可直接保护视网膜神经细胞，亦可通过抗氧化、调节血管功能和调节免疫反应等间接地发挥神经保护作用。

1.1 直接的神经细胞保护作用

体外细胞培养证明LBP 可以对抗谷氨酸/β 淀粉样蛋白引起的大脑皮质神经元凋亡[6]。过多谷氨酸/β 淀粉样蛋白也是青光眼的视网膜神经节细胞（retinal ganglion cells，RGCs）退化的诱因，在大鼠慢性高眼压模型中，预防性于造模前7 d喂食LBP，在造模后48 h 取样分析，蛋白组学结果表明视网膜中5 种晶状体蛋白升高，免疫组化显示RGCs 内β-B2 晶状体蛋白的高表达促进其存活率提高[7]。在视神经半横断模型中，LBP 可以降低轴突完整的RGCs 的JNK-3 和c-Jun 的磷酸化水平，从而抑制其继发性死亡[8]。在视网膜色素变性rd1转基因小鼠模型中，体外多电极阵列（multi-electrode array,MEA）检测结果显示，LBP 治疗组视网膜节细胞光反应的有效比例、反应强度以及光敏 感度均高于对照组。LBP 不仅保护其感光细胞和双极细胞，也可有效保护RGCs[9]。

1.2 抗氧化作用

谷胱甘肽(glutathione,GSH)及其相关酶类是视网膜中对抗氧化应激损伤的基本物质[10]。LBP 通过活化这些酶类进而提高机体组织的抗氧化能力。在一项为期30 d 的双盲随机对照临床实验中，LBP 能够显著降低健康中国成年人体内的血清丙二醛（malondialdehyde,MDA）浓度，提升血浆中超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase,GSH-Px）水平[11]。而在细胞培养环境下，在过氧化氢引起的视网膜色素上皮层（retinal pigment epithelium,RPE）氧化应激反应中，LBP 可抑制基因水平上Bcl-2下调和Bax 上调[12]，而在紫外线引起的氧化还原反应中，LBP可抑制RPE 的细胞色素C（cytochrome c,CytC）的还原反应[13]。LBP 不仅通过活化氧化还原反应所需酶类参与清除氧自由基（reactive oxygen species,ROS），还可以通过改变下游基因表达水平来防止ROS 所造成的细胞凋亡。在大鼠视神经半横断模型中，LBP 可显著提高RGCS 中锰依赖性超氧化物歧化酶（Mn superoxide dismutase,MnSOD）水平[9]。在糖网大鼠模型中亦发现LBP 可提高视网膜组织中SOD 活性，降低MDA含量，从而减轻线粒体的病理改变，减少神经细胞凋亡，减慢疾病进程[14]。

1.3 稳定视网膜血管通透性

视网膜的脉管系统可协调血液与视网膜之间多种分子的交换和运输，对维持视网膜微环境的稳定起到重要作用，故又称血-视网膜屏障。若该屏障完整性受到破坏，可导致炎性因子的渗漏[15]、水肿和新生血管增生等[16]。视网膜的星形胶质细胞与血管内皮细胞之间的相互作用对维持血-视网膜屏障的功能和完整性有重要意义。内皮素1（endothelin-1,ET-1）及其相关受体ETA 和ETB 的表达对控制血流量和微循环灌注压的变化起至关重要的作用。在急性眼高压小鼠模型中，血眼屏障的破坏与ET-1、β 淀粉样蛋白以及晚期糖基化终末化产物（advanced glycation end products,AGEs）及其受体（receptor for advanced glucation end products,RAGEs）的过表达有关，而预防性喂食LBP 可降低上述蛋白分子的表达，从而减轻血管损伤和神经退化[15]。慢性高眼压大鼠视网膜中LBP 可逆转高眼压引起的ET-1 的升高，并可调控ETA 和ETB的表达，从而达到调节视网膜血液循环、保护视网膜细胞的作用[16]。此外，在视网膜缺血损伤小鼠模型中，LBP 可显著抑制视网膜毛细血管渗漏，维持血-视网膜屏障稳定[17]。LBP亦可通过上调封闭蛋白（occludin）的表达，稳定视网膜屏障紧密连接，减少血-视网膜屏障的渗漏，从而抑制糖尿病性视网膜疾病的进展[18]。

表1 LBP 在眼部疾病动物模型中的疗效及作用机制

1.4 调节神经免疫

由于血-视网膜屏障的存在，许多在机体免疫过程中发挥重要作用的免疫细胞无法参与视网膜的免疫反应。在眼内，抵抗外来抗原主要依靠视网膜Müller 细胞和小胶质细胞[19]。一方面，LBP 可以增强完全激活的小胶质的吞噬功能，促进TNF-α、IL-1β 和IL-12/p 40 等促炎因子的分泌[20]。另一方面，在rd 10 小鼠模型中LBP 可抑制小胶质细胞活化，降低促炎转录因子NF-kB 的表达，进而减少TNF-α、IL-6β 以及CCL2 等炎症介质的释放[21]，发挥免疫调节作用。在慢性高眼压大鼠模型中，LBP 可以令视网膜内小胶质细胞呈现半激活状态，明显区别于完全激活状态下的吞噬细胞，对神经元有保护作用[22]。由此可见，在不同疾病类型中LBP 可通过双向调节来维持小胶质细胞功能的稳定，保证小胶质细胞对外来抗原的杀伤和清除作用，同时减少其对神经细胞的毒性作用。

2 LBP 在中枢神经疾病中的神经保护作用

传统医学认为LB 具有抗衰老作用。LBP 可通过不同机制改善小鼠认知功能，在D-半乳糖诱导衰老模型中抑制脑组织脂质过氧化，降低脂褐素和单胺氧化酶B 含量，从而保护神经细胞膜[23]，而在APP/PS1 双转基因老年痴呆症（alzheimer’s disease,AD）小鼠模型中降低海马组织β-淀粉样蛋白1-42 含量[24]。LBP 可改善帕金森症（parkinson’s disease,PD）小鼠的运动功能，缓解黑质纹状体的退化进程，可能与SOD2 等抗氧化酶水平的上升、α-突触核蛋白的沉积减少和磷酸酶-张力蛋白（phosphatase and tensin homolog,PTEN）/蛋白激酶B（protein kinase B,AKT）/雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin,mTOR）信号通路的激活相关[25]。LBP 可降低Huntington 病小鼠脑组织中的突变亨廷顿蛋白的表达，还可通过激活AKT 减低其细胞毒性[26]。在皮质脂酮诱导的抑郁症大鼠模型中，预防性喂食LBP 能够显著提高突触后致密蛋白95(PSD95) 的表达水平，促进神经元信号传导，从而改善症状[27]。

3 “眼为脑窗”—视觉科学研究作为中枢神经科学研究平台的展望

由于视网膜与CNS 具有相同的胚胎起源以及一些相似的解剖学和生理学特性，故被称为CNS 的延伸。视网膜神经元，包括光感受器、双极和水平细胞、无长突细胞和RGCS 形成不同的层，介导光转换为电脉冲，再由视神经/RGCS 轴突携带到外侧膝状核和上丘。神经细胞由视网膜神经胶质细胞支持，包括大胶质细胞（Müller 细胞和星形胶质细胞）和小胶质细胞。与大脑相似，这些胶质细胞负责维持视网膜微环境、营养和结构支持、调节免疫反应以及稳定视网膜。虽然大脑和视网膜在结构上是不同的，但是正如A.London 等人在综述[28]中所指出，如中风、AD 和PD 等多种CNS 疾病的分子机制可以通过研究视网膜来剖析。

本文以LBP 的视网膜疾病模型中的研究为例，结合其在AD、PD 和Huntington 等CNS 退化性疾病的研究，揭示了LBP 的抗氧化、稳定血管通透性和调节神经免疫的特性。提倡以视网膜研究作为CNS 研究平台，达到简化体内药物疗效评估的效果。视网膜的可及性（眼底检查），眼部成像技术的进步，各种视网膜检查包括视网膜电图、对比视力测试和光学相干断层扫描等，使其成为研究CNS 疾病的便捷工具。临床研究上“以眼为窗”，将更有效促进中枢神经药物研究成果转化。