肉苁蓉改善认知功能的化学成分及其作用机制研究

饶志红 杨文明 李 祥 黄 鹏 胡 雅 郝文杰 魏涛华

1.安徽中医药大学，安徽 合肥 230031；2.安徽中医药大学第一附属医院，安徽 合肥 230038；3.新安医学教育部重点实验室，安徽 合肥 230038

认知是指大脑接收到信息指令将其加工处理，变成自己的想法，进而获得知识的过程。认知功能由多个认知域组成，包括记忆、计算、时空定向、结构能力、执行能力、语言理解和表达及应用等方面。认知功能障碍属于中枢神经系统退行性病变，主要表现为记忆障碍、计算力障碍、视空间障碍、执行功能障碍、失用、失语、失认、痴呆等，可见于多种神经系统疾病，如阿尔茨海默病、血管性认知障碍、路易体痴呆、Pick病等[1]。认知障碍常见于老年人，属中医“ 痴呆”范畴，此病以肾精亏虚、髓海不足为主要病因病机，中医认为肾藏精，精生髓，“ 诸髓者，皆属于脑”……肾精亏虚，髓海失充，脑失所养，髓空脑萎，神机失用而出现认知障碍甚至痴呆证，因此补益肾精是中医治疗认知功能障碍的重要治法。素有“ 沙漠人参”之称的肉苁蓉具有补肾、益精血之效，历代益智类方剂中肉苁蓉的出现率仅次于人参[2]。

肉苁蓉(Cistanche)俗称大芸、精笋、纵蓉、肉松蓉、地精、寸芸，主要分布在沙漠、荒漠等干燥地带，全球有约22种。中国的肉苁蓉属植物产自内蒙古、甘肃、青海等西北部地区，主要包括荒漠肉苁蓉(CistanchedeserticolaY.C.Ma)、管花肉苁蓉(CistanchetubulosaWight)、盐生肉苁蓉(CistanchesalsaG.Beck)以及沙苁蓉(CistanchesinensisG.Beck)等[3]。

早在《神农本草经》即谓本品“ 养五脏，强阴，益精气”，另相关文献中指出肉苁蓉“ 命门相火不足者，以此补之，乃肾经血分药也”。明代倪朱谟《本草汇言》言： “ 肉苁蓉，养命门，滋肾气，补精血之药也……此乃平补之剂，温而不热，补而不峻，暖而不燥，滑而不泄，故有从容之名。”本品入肾而补精血，能益水中之火，滋肾补精而生髓益脑，从而达到改善认知障碍的目的。

陈静等[4]基于网络药理学对肉苁蓉进行分析，结果发现肉苁蓉可以改善患者的认知功能。张开梅[5]根据通路分析相关靶蛋白之间的关系，结果显示肉苁蓉具有神经保护作用，主要是通过调节CTNNBI、PTGS2、HMOXI等潜在靶点与Wnt、P13K-AKT等信号通路，从而改善认知功能。贾建新等[6]研究发现，肉苁蓉可以改善快速老化痴呆小鼠(SAMP8)的学习记忆能力。王晴[7]将124例痴呆患者随机分为两组，治疗组予肉苁蓉总苷胶囊，对照组予安理申，结果显示治疗组的痴呆情况明显改善，同时副作用明显低于对照组。综上所述，肉苁蓉及其提取物可以有效改善认知功能障碍，用于治疗阿尔茨海默病、血管性痴呆等疾病[8]。文章主要是介绍肉苁蓉改善认知功能的化学成分及其作用机制相关研究进展，进而为其临床应用提供科学依据。

1 肉苁蓉的化学成分

肉苁蓉中包含丰富的化学成分，目前国内外科研人员已从中分离出一百多种化合物，以苯乙醇苷类、糖类、环烯醚萜及其苷类、木脂素及其苷类、氨基酸类、甾醇、生物碱等多见[9-10]，其中，苯乙醇苷类及糖类等化合物对于认知功能具有改善作用。

1.1 苯乙醇苷类化合物 苯乙醇苷类化合物(phenylethanoid glycosides, PhGs)是肉苁蓉属肉质茎的主要活性成分，同时《中国药典》也指出苯乙醇苷类化合物是鉴别和测定“ 肉苁蓉”含量的重要成分。刘文静等[11]通过相关实验研究在肉苁蓉中提取出了12个苯乙醇苷类化合物，分别为毛蕊花糖苷(verbascoside,VB)、肉苁蓉苷C、盐生肉苁蓉苷 D和松果菊苷。其中文献记录的第一个苯乙醇苷类化合物即是松果菊苷。张开梅[12]从肉苁蓉总苷(glycosides of cistanche，GCs)中分离到了异类叶升麻苷、管花苷B、类叶升麻苷。屠鹏飞等[13]指出苯乙醇苷类化合物具有补肾壮阳的作用。苯乙醇苷类中的松果菊苷、毛蕊花糖苷及麦角甾苷具有抗氧化、改善学习记忆能力等作用[14]。此外，研究[15]发现苯乙醇苷类能够发挥神经保护、抗炎等作用。

1.2 糖类及其衍生物 分离纯化后，通过对单糖进行成分分析得出，单糖主要包括葡萄糖、果糖、甘露醇、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸等成分。这些单糖通过糖苷键构成直链或含支链的多糖。研究[16-20]表明D-甘露醇和肉苁蓉多糖(CDPS)具有延缓皮肤衰老、增强机体免疫功能、激活超氧化物歧化酶和降低体内脂质堆积等作用。蔡克瑞等[21]发现肉苁蓉多糖可以减少神经细胞的凋亡，保护D半乳糖致衰小鼠的脑神经细胞，同时可以提高机体免疫力[15]。

2 肉苁蓉改善认知功能的作用机制

研究表明，肉苁蓉除具有保肝、抗癌、抗辐射、降血糖、抗变态反应、抗恶性细胞增殖等功能，还具有抗氧化、抗炎、调节免疫和保护神经功能等作用，从而改善认知功能障碍[18,22-27]。

2.1 清除β-淀粉样蛋白 AD组织病理学上的典型改变即为β-淀粉样蛋白(β-amyloid,Aβ)在神经细胞外沉积而形成的神经炎性斑，因此Aβ清除能力下降，则会导致Aβ沉积，从而影响认知功能。罗兰等[28]通过对Aβ所致的AD模型大鼠进行实验研究，结果发现肉苁蓉总苷能够增强Aβ清除能力，促进模型大鼠受损神经细胞的恢复，从而改善认知功能。陶义存等[29]研究发现肉苁蓉可以抑制实验性AD小鼠β-淀粉样蛋白斑的沉积，清除Aβ，有利于胆碱能神经元的功能得到恢复，从而改善认知障碍。

2.2 抗氧化、清除自由基 认知障碍的发生、发展与氧化应激密不可分，氧化应激是导致认知障碍的主要危险因素之一。王璐等[25]研究发现肉苁蓉总苷能够使谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-Px)及血清超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性得到较大程度提高，相反使丙二醛(malondialdehyde, MDA)的活性降低，使机体对自由基的清除能力增强，清除体内过多的过氧化物，从而改善认知功能。黄惠莲等[30]指出肉苁蓉总苷可提高阿尔茨海默病模型鼠学习能力，主要是通过增强自由基清除酶活性，降低脂质过氧化反应，使喹啉酸诱导的脑细胞凋亡得到抑制，减少脑组织钙含量，从而提高学习记忆能力，改善认知功能。蔡克瑞等[21]将痴呆小鼠分为不同对照组及观察组，通过研究发现，肉苁蓉多糖组血清超氧化物歧化酶活性及谷胱甘肽过氧化物酶活性得到提高，同时神经细胞DNA损伤得到一定程度的修复，认知功能得到改善。肉苁蓉中的类叶升麻苷可以抵抗淀粉样蛋白Aβ25-35诱导的SH-SY5Y细胞损伤，主要是通过抗氧化或调节细胞色素C、Bcl-2及caspase-3细胞凋亡通路来实现的，从而改善AD患者的认知功能[31]。松果菊苷通过对D-半乳糖所导致的大鼠海马组织中的淀粉样沉积发挥抵抗作用，从而有利于清除氧自由基，减轻由于氧自由基损伤而导致的细胞变形与丢失，改善AD大鼠的学习记忆能力[32]。

2.3 抗炎与免疫调节作用 导致认知障碍发生的另一个重要原因是小胶质细胞被激活、大量的炎症因子和免疫补体蛋白被释放。松果菊苷通过减少PC12细胞内的活性氧簇(ROS)生成而发挥抑制炎症反应的作用，改善认知功能[26]。而肉苁蓉总苷可以明显增强D-半乳糖诱导的衰老小鼠淋巴细胞转换能力及腹腔巨噬细胞吞噬功能，同时可以提高NK细胞活性、CD4+T细胞和CD8+T细胞含量及外周血IL-2含量，从而发挥免疫调节作用，提高学习记忆能力[33]。张雨荷等[34]研究发现肉苁蓉低分子糖及多糖都能够使RAW264.7细胞的吞噬活性增强，有利于RAW264.7细胞释放NO，但只有肉苁蓉低分子糖能够使IKKβ/IκBα/NF-κB信号通路激活，有利于IL-6及TNF-α蛋白的表达，从而使细胞的免疫吞噬功能得到激活。其中，甘露醇能够明显增强巨噬细胞的吞噬活性。肉苁蓉具有多种化学成分，其中肉苁蓉糖类是其发挥免疫调节的主要物质基础，主要活性成分为甘露醇[35]。

2.4 抑制神经细胞凋亡 在神经系统发育的过程中，神经细胞起着重要作用，神经细胞一旦凋亡，从而导致神经元细胞功能障碍，导致认知功能损害，因此，防治认知障碍的最终目标是保护神经、延缓神经元死亡。神经元的凋亡过程主要包括氧化应激和线粒体膜电位下降。居博伟等[36]通过对AD小鼠进行研究，结果发现苯乙醇苷能够降低小鼠海马区Aβ1-42、Aβ1-40蛋白的表达，影响Aβ级联反应，从而保护神经元，改善AD小鼠的学习记忆能力。研究[37]表明松果菊苷可以抑制由于活性氧而导致的细胞内大量游离钙蓄积，从而发挥神经保护作用以改善认知功能。毛蕊花糖苷是Nrf2的激活剂和HO-1表达的诱导剂，通过HO-1的上调起到抗氧化、减轻神经毒性的作用，从而抑制神经细胞凋亡，提高学习记忆能力[38]。罗兰等[28]经过研究发现肉苁蓉总苷可以减轻实验性AD大鼠海马CA1区受损神经细胞的病理状态，同时可以降低海马神经元超微结构的损伤，从而起到改善认知功能的作用。实验性大鼠双侧海马注射Aβ25-35后，易导致海马区域神经元凋亡。苗鑫等[39]通过研究发现肉苁蓉毛蕊花糖苷可以有效保护由于对D-半乳糖诱导的PC12神经细胞损伤，改善认知功能。宋青青[8]对双侧颈总动脉结扎(2VO)的大鼠模型进行水迷宫实验研究，大鼠2VO模型易造成大鼠海马区神经元受损，而给予肉苁蓉后，采用HE染色和Nissl染色，结果发现给药后神经元细胞未见明显损伤，表明肉苁蓉具有保护神经的作用，从而改善学习记忆能力[40]。

2.5 减轻缺血性脑损伤 近年来，针对认知障碍，尤其是阿尔茨海默病，神经血管假说日渐出现在人们的视线中，研究[41]表明神经元细胞凋亡也可由脑血管功能障碍所导致，缺血性脑损伤可降低Aβ清除能力，使细胞外Aβ沉积增加，导致认知障碍。脑缺血再灌注损伤主要涉及兴奋性氨基酸(EAA)释放增加、自由基生成增多、细胞内钙离子失稳态、免疫炎性反应增加等多个环节，是一个比较复杂的级联反应。选取脑缺血的大鼠，观察再灌注后脑组织中天冬氨酸的含量，可发现肉苁蓉总苷可降低其含量，同时可以调节大脑皮层EAA含量，从而减轻缺血性脑损伤，改善认知障碍[6]。

3 小结

众所周知，中国已经步入老龄化社会，健康中国已成为国家战略。以认知障碍为主要表现的阿尔茨海默病、路易体痴呆、血管性痴呆等疾病已成为威胁中老年人身心健康的常见疾病，严重影响患者的生活质量，加重家庭及社会的负担，如何改善认知障碍是包括我国在内的许多国家医学研究的重点。肉苁蓉性味平和，研究[22-24,42-43]表明肉苁蓉及其提取物对人体多个系统疾病发挥有效作用，特别是在防治神经系统疾病方面显示出了良好的前景，尤其在改善认知障碍方面，且有良好的安全性。血脑屏障对于内环境的稳定发挥着重要作用，大部分药物无法通过血脑屏障而限制了其中枢神经系统作用的发挥，但肉苁蓉的部分活性成分可以有效通过血脑屏障，从而发挥较好的中枢神经系统生物学效应[44]。由于生物利用率较低，临床使用受到一定限制，一些研究尝试依据中医理法方药，通过PhGs脂质体、纳米颗粒、磷脂复合物等方法，改进肉苁蓉传统制剂，提高其生物利用度，将对肉苁蓉和含肉苁蓉的中药复方防治认知障碍的深入研究提供有益思路。如杨文明教授创制的智脑胶囊，该制剂以肉苁蓉为重要组成成分之一，大量研究[45-46]表明智脑胶囊具有扩张血管、抗氧化及清除自由基、保护脑细胞及神经元等作用，从而改善认知功能。