藏药红景天提取物络塞维缓解阿尔茨海默症病变相关研究进展

刘航 马艳冬 李岩松 张泽宇 李沙弟 石镜明

阿尔茨海默症（Alzheimer disease，AD）是老年性痴呆症中最常见的形式，其严重危害老年人的生理和心理健康，给许多家庭及社会造成了极大的经济和护理负担[1]。AD 患者脑部主要的病理变化是β-淀粉样蛋白（Amyloidβ-protein，Aβ）形成神经炎斑在胞外沉积以及tau 蛋白磷酸化引起胞内产生神经纤维缠结（Neurofibrillary tangles，NFT）[2]。AD 的发病机制仍不明确，但在理论和临床研究中，β-淀粉样蛋白在脑内异常聚集被认为与AD 的发病具有相关性[3]，该蛋白来自其前体蛋白（Amyloid precursor protein，APP），经过β 和γ 分泌酶分别在膜外和膜内水解产生以40 和42 个氨基酸为主要形式的短肽（简称Aβ40 和Aβ42），Aβ42 可溶性寡聚体在AD 发病过程中发挥着更关键的毒性作用[4，5]。

尽管AD 危害很大，但治疗AD 的药物开发却较缓慢，一些针对Aβ 的药物进入临床Ⅲ期试验，其中一部分属于清除中轻度AD 患者脑中Aβ 单体、纤维和可溶性寡聚体的抗体，如Aducanumab、Crenezumab、Bapinezumab、Solane-zumab[6，7]，以及抑制β 和γ 分泌酶活性的小分子物质，如CNP520、Atabecestat 和Verubecestat（APECS）等[8，9]，然而这些药物均未能改变患者认知能力或日常生活活动能力。分析以上致力于减少甚至清除人脑中各种Aβ 形式的临床试验不能改变患者症状的原因可能为：①大多数失败的第Ⅲ阶段试验药物针对临床中间阶段的AD 患者，但在临床症状出现前15～20年Aβ 引发的病理过程已经在AD 患者大脑中积累，此阶段实际上是生物疾病的晚期[10]。②Aβ聚集体直接损伤神经元胞体或突触导致神经元丧失的理论过于简单，因为Aβ 的积累是开启病理过程的关键，而其引发的下游事件，如神经炎症、氧化性损伤、神经元线粒体损伤和多种信号传导途径等才是神经退行性病变的主要驱动因素[11]。

1 神经退行性病变的主要原因

在AD 患者临床症状出现后再设法减少或消除患者脑中Aβ 的药物很难改变其认知能力或日常生活活动能力，因为Aβ 聚集引发后续的神经炎症、氧化性损伤以及神经元线粒体损伤等多种病理反应是导致神经退行性病变的主要原因，这是一个持续、积累、相互促进的过程。

1.1 神经炎症中枢神经固有免疫反应引发的神经炎症在AD 的发病机制中起着重要作用，AD 患者的大脑表现出持续的神经炎症反应[12]，这些神经炎症在轻度认知障碍者（Mild cognitive impairment，MCI）、早发性AD[13]以及AD 患者脑组织中均可出现。究其原因，在斑块形成早期，淀粉样前体蛋白裂解产生的Aβ 形成聚集体，吞噬这些聚集体可导致小胶质细胞被激活从而释放多种促炎细胞因子和毒性产物增强神经炎症反应，包括活性氧（Reactive oxygen species，ROS）、一氧化氮、白细胞介素-1β（IL-1β）、IL-6、肿瘤坏死因子-α（Tumor necrosis factor-α，TNF-α）、转化生长因子-β（Transforming growth factor-β，TGF-β）等，这些细胞因子将招募更多的小胶质细胞进入淀粉样神经斑中导致淀粉样斑增长，再加上AD 发病过程中Aβ 不断产生引起持续的免疫应答，从而转变为慢性神经炎症[14]，除小胶质细胞外神经元自身的细胞因子也会发生改变，包括CD22、CD200、TREM2[15]。小胶质细胞产生的IL-6 还可以导致高磷酸化tau 激酶CDK5 的激活，从而促进神经元胞内产生NFT[16，17]。因此神经炎症反应不仅与神经退行性病变相关，同时也加剧了淀粉样斑的形成和NFT 病理改变。

1.2 氧化性损伤除神经炎症外，ROS 和活性氮自由基（Reactive nitrogen species，RNS）产生的氧化性损伤也是导致神经退行性病变的重要原因，Aβ42低聚物插入质膜的脂质双层后，Aβ42 肽的蛋氨酸-35（Met-35）残基的单电子产生氧化引发脂质的过氧化，促进活性ROS/RNS 的形成，从而放大了Aβ42 引发的毒性，金属离子在与Aβ 结合时可以催化ROS 的生成，特别是最具反应性的羟基自由基（-OH）的产生[18]。这些自由基将导致MCI 和AD 患者脑内葡萄糖代谢降低、mTOR 激活、蛋白质稳态改变、tau 蛋白质磷酸化改变、细胞核及线粒体内DNA 突变、小胶质蛋白体功能紊乱、星形胶质细胞活化、神经炎症和细胞死亡[19]。有研究认为Aβ是由氧化应激诱导的产物，氧化应激是先于Aβ 的事件，更多的Aβ 产生后又将引起更剧烈的氧化应激反应，从而形成“氧化应激↔Aβ 产生”的恶性循环[20]。总之，氧化应激损伤细胞和线粒体的脂质、蛋白质及核酸，从而导致神经退行性病变，加剧AD 的进展。

1.3 神经元线粒体损伤线粒体功能障碍是导致AD 神经退行性病变的又一重要特征[21]。线粒体通过氧化磷酸化产能以维持机体新陈代谢，Aβ寡聚体产生毒性将导致氧化磷酸化受损并产生ROS，包括O2-、-OH 及H2O2等，过量的ROS 将损伤线粒体DNA 和细胞核DNA，从而影响线粒体通透性转运孔的激活，导致线粒体功能障碍，如细胞内Ca2+调节紊乱、ROS 的产生、促凋亡因子的释放和线粒体形态的损伤[22]。此外，Aβ寡聚体进入线粒体内，导致细胞色素C 从线粒体内、外膜之间释放到细胞质中与Apaf-1 结合[23]，激活Caspase 9，活化死亡执行因子Caspase 3，通过蛋白酶水解最终导致细胞凋亡[24]。该途径可被各种抗凋亡因子包括Bcl-2 蛋白抑制[25]。

神经退行性疾病AD 的发病虽然与Aβ聚集相关，但其病理机制复杂多样，这些病理变化之间也存在一定的关联，神经炎症可引发氧化损伤，而氧化损伤与神经元线粒体损伤相互促进，其出现在MCI 及AD 各阶段。事实上，抗炎、抗氧化以及阻碍神经元线粒体损伤已成为最新的药物研发方向[26]。

2 络塞维防治阿尔茨海默症的机制

现阶段，神经退行性疾病的临床治疗主要以改善神经元生存和维持神经元突触活性为主，无法从根本上达到预防和治疗神经退行性疾病的目的[7]。藏医具有庞大的药物体系，部分藏药具备抗氧化、抗炎和线粒体修复等神经元保护功效，筛选并挖掘藏药可能为神经退行性疾病的治疗提供候选药物。红景天是传统的民间医药，研究显示，红景天根茎提取物具有抗肿瘤、保护神经和抗缺氧功能[27，28]，其活性成分主要包括酚类物质红景天苷及络塞维[29，30]。其中，红景天苷的神经保护、抗氧化、抗炎以及线粒体修复作用得到了较多研究[28，31]。而红景天另一重要活性成分—络塞维，分子量仅为428.4，其结构为多羟基酚类物质，具有很强的抗氧化能力。近年来络塞维提取、纯化以及药理作用的研究也越来越受到重视。络塞维具有抗氧化和抗炎能力[27，32]，并且可以提升小鼠海马神经元LTP，在高浓度时其药效超过红景天苷[33]，络塞维和锌的混合性药物可以增加类风湿性关节炎大鼠抗炎细胞因子的表达[34]，在小鼠实验中采用3%络塞维与1%红景天苷的单剂量药物，具有抗抑郁、提高适应活性、抗焦虑的作用[35]。由此可见，络塞维作为红景天提取物中的一种主要活性成分具有抗炎、抗氧化和改善神经的作用，推测可能在神经退行性疾病的治疗中具有较好的功效，且符合AD 治疗药物筛选的新方向，检测红景天提取物络塞维潜在的抗神经元凋亡、抗氧化、抗炎以及抑制线粒体损伤的能力并探索其具备这些能力的分子机制，从而评估其可能作为AD 治疗药物的潜力。

3 络塞维防治阿尔茨海默症的优势

络塞维与红景天苷相比，可能更加适合作为防治AD 药物，原因为：①红景天苷的相关功能已研究较多，而络塞维同样具备相应的作用，但在神经退行性疾病防治中的研究较少，近几年得到较多的重视；②研究显示，络塞维在大鼠静脉注射后半衰期为（5.5±1.3）h，灌胃给药的半衰期为（11.6±2.7）h，在血浆中存在时间较长[36]。而红景天苷口服吸收差，大鼠口服给药生物利用度仅为32.1%且半衰期仅为0.74h[37，38]。从药物代谢方面考虑，络塞维明显更具优势；③有研究显示络塞维可以抑制Jurkat 细胞中TNF 相关凋亡诱导配体的表达，而红景天苷此活性较弱，提示络塞维抗细胞凋亡活性优于红景天苷[39]。因此，络塞维比红景天苷更加适合作为AD治疗药物。

综上所述，AD 主要病理变化包括氧化性损伤、炎症以及线粒体损伤等神经退行性病变，以络塞维为代表的藏药单体可以缓解这些症状，络塞维的相关功能可改善AD 的神经退行性病变。