五味子防治阿尔茨海默病的作用机制研究进展

沈昆双，孔玲，闫广利，王喜军*（1. 黑龙江中医药大学，哈尔滨 150040；2. 中医方证代谢组学研究中心，哈尔滨 150040）

阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD），又称老年性痴呆，是神经系统发生进行性病变，且不可逆转的脑部疾病，临床表现为学习记忆力减退等认知功能损伤，并伴有相关人格变化，最终多因并发症死亡。AD的病因病机复杂，受Aβ毒性、Tau蛋白异常磷酸化、氧化应激损伤、神经炎症、胆碱能损伤、谷氨酸代谢失衡、线粒体功能损伤等因素影响，Aβ淀粉样蛋白形成的斑块、Tau蛋白磷酸化聚积的纤维缠结和神经元变形、丢失为其主要病理特征[1]。随着人口老龄化发展，我国AD患病率也在不断增加[2]。2020年一项横断面研究评估显示：在中国60岁以上老年人中AD患者高达983万人，患病率约为3.9%[3]。目前已获得FDA批准的乙酰胆碱酶（AchE）抑制剂、N-甲基-D-天冬氨酸受体拮抗剂两类药物，只能缓解AD病症，不能治愈AD，久服还会导致焦虑、呕吐、厌食、产幻等不良反应。针对AD发病机制复杂、患病率高等特点，多靶点、低毒副作用的中药早期干预成为了AD药物研发的热点。

中医认为AD主要由肾精亏虚、脑髓不足所致，以补肾兼补气养血为治则[4]，临床中常用方剂有地黄饮子[5]、生脉散[6]、安神补心丸[7]、加味五子衍宗丸[8]等，其共同药物五味子可以补肾益气、充盈脑髓，发挥益智安神作用，并且五味子是这些补益方中活性成分的主要来源。实验研究表明地黄饮子的重要活性成分五味子醇甲可以减轻Aβ25-35引起的SH-SY5Y细胞毒性[9]。生脉散具有益气养阴、充养血脉之效，现代研究表明生脉散可以改善空间学习记忆障碍，其机制主要与调节色氨酸代谢和脂质代谢密切有关[10]，与回调代谢物极度相关的有效成分大部分来自五味子木脂素类，如五味子醇甲、五味子乙素、当归酰戈米辛H、当归酰戈米辛Q、戈米辛M2等[11]。可见，五味子是补肾兼补气养血治法下防治AD的一味重要中药。现代研究证明五味子及其活性成分具有保护中枢神经、提高学习记忆能力的作用，相关活性成分化学结构见图1。在《中国药典》中只规定了五味子醇甲为五味子质控成分，五味子中的五味子甲素、五味子乙素、五味子丙素、五味子酯甲、五味子酯乙、五味子酚、五味子酮等也具有显著抗AD活性，单一成分的检测已不足以代表五味子有效性。五味子改善AD的作用显著，但其作用机制复杂，目前缺乏整体的汇总梳理。因此，本文就国内外文献中有关五味子及其活性成分防治AD的有效性及作用机制研究进行综述，梳理并整合五味子的作用靶点，挖掘五味子防治AD潜在的关键靶点，为下一步五味子作用机制研究和AD药物开发提供参考；筛选五味子防治AD的有效成分，为进一步完善五味子质量评价体系提供依据。

图1 五味子活性成分的化学结构Fig 1 Structures of active components of Schisandra chinensis

1 五味子提取物及活性成分在防治AD中的作用

1.1 减少Aβ蛋白沉积

Aβ蛋白是淀粉样蛋白前体蛋白（APP）经β-分泌酶（β-secretase）和γ-分泌酶（γ-secretase）分解生成的具有神经毒性的Aβ多肽片段，在脑内发生折叠、聚积，形成不溶性斑块，造成神经元损伤，促进AD发生发展[12]。五味子多糖可以显著减少脂多糖诱导的认知障碍小鼠模型的Aβ沉积，与其抑制神经胶质细胞的过度激活，降低NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3（NLRP3）、半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶（M-caspaes-1）表达，缓解炎症反应有关[13]。五味子的环己烷-乙醇（9∶1）提取物（富含木脂素类）可以抑制Aβ1-42诱导AD小鼠大脑皮层和海马区的β-secretase活性，并降低Aβ1-42水平，改善小鼠的认知功能障碍[14]。五味子乙素可以与Aβ配体靶向亲和，减少Aβ寡聚体聚积，缓解神经毒性损伤，并下调其下游NF-κB/TNF-α信号通路的表达，减轻Aβ诱导的神经炎症反应[15]。

1.2 抑制Tau蛋白磷酸化

Tau蛋白是一种微管相关蛋白，其过度磷酸化形成神经纤维缠结，丧失了维持微管蛋白稳定性的能力，诱发突触传递异常和神经元损伤，最终促进AD病程[16]。五味子酸性多糖提取物能够抑制Aβ25-35导致的Tau蛋白磷酸化的关键激酶糖原合成酶激酶-3（GSK-3β）水平升高，还可以调节GSK-3βSer9和GSK-3βTyr216位点磷酸化，从而控制Tau蛋白过度磷酸化，改善其学习记忆能力[17]。在Aβ1-42诱导的SH-SY5Y细胞实验中，五味子醇甲可以调节磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B（PI3K/Akt）信号通路，促进Akt磷酸化，并抑制GSK-3β磷酸化，进而降低Tau蛋白水平，提高细胞活力，减少细胞损伤[18]。五味子醇甲还可以调节转Tau基因果蝇中dTORmRNA表达水平，改善海马体神经细胞活动，提高果蝇嗅觉学习记忆能力[19]。在脑室内注射Aβ1-42的AD小鼠模型中，五味子酯甲通过调节GSK-3β活性，减少海马区Tau蛋白过度磷酸化，改善AD小鼠的学习和记忆能力[20]。

1.3 调节神经递质紊乱

神经递质对大脑功能有着至关重要的作用，通过调节突触可塑性，参与调节神经元信息传递、营养发育和学习记忆等过程。AD患者脑内神经递质代谢紊乱，突触间信号传递受损，导致学习记忆能力下降[21]。五味子木脂素[22]和五味子多糖[23]可以控制Aβ25-35诱导的AD大鼠脑内γ-氨基丁酸（GABA）、5-羟色胺（5-HT）、乙酰胆碱（Ach）、多巴胺（DA）、去甲肾上腺素（NE）和甘氨酸（Gly）含量下降，抑制兴奋性神经递质谷氨酸（Glu）和天冬氨酸（Asp）含量升高。五味子醇甲可以恢复APP/PS1转基因小鼠脑中Glu、Ach、5-HT、NE、GABA等神经递质异常变化[24]。其中Glu是一种兴奋性氨基酸神经递质，谷氨酸能神经元在突触前神经元中通过谷氨酸转运蛋白1（GLUT1）和谷氨酸转运蛋白2（GLUT2）维持囊泡中的Glu水平，从而调节突触传递和可塑性影响AD的病理过程[25]。左侧脑室注射Aβ1-42的小鼠经灌胃五味子酯乙后，体内GLUT1和GSK-3β活性恢复，Tau蛋白磷酸化受到抑制，小鼠的学习记忆功能得到显著提高[26]。五味子甲素可通过促进Aβ1-42损伤小鼠的海马区和大脑皮层AMPA受体中GluR1和GluR2的表达，减轻Glu和突触功能障碍的毒性，改善其认知功能损伤[27]。

Ach是脑内与学习记忆功能密切相关的一种胆碱类神经递质。AchE可以迅速酶解突触间隙中Ach进而影响信号传递，影响学习记忆能力[28]。AchE抑制剂多奈哌齐、加兰他敏、卡巴拉汀等可通过抑制AchE活性，减少Ach分解，从而改善AD患者脑功能障碍。五味子水提取物和醇提取物均具有显著抗AchE活性和较低的细胞毒性，并在东莨菪碱诱导的AD小鼠模型中可显著抑制小鼠脑组织中AchE活性，进而改善认知障碍[29]。五味子木脂素提取物可以减少东莨菪碱诱导记忆障碍小鼠脑组织中自由基、AchE水平，提高乙酰胆碱转移酶（ChAT）含量，缩短小鼠的逃避潜伏期，提高其学习记忆能力[30]。从五味子中提取的倍半萜类成分α-异毕澄茄油烯醇通过抑制AchE活性，促进Ach作用，进而改善东莨菪碱造成的小鼠认知障碍[31]。

1.4 清除自由基，提高抗氧化能力

在应激状态下，耗氧量较大的中枢神经易产生大量自由基，不能被抗氧化系统及时清除，从而侵害脂质、蛋白质、核酸等大分子物质[32]，造成神经元氧化损伤，促进AD的老年斑和神经纤维缠结等病理进程[33]。五味子可以通过清除自由基，减少过氧化物生成，提高超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）、过氧化氢酶（CAT）等抗氧化酶的活性，保护神经细胞免受氧自由基损害，发挥抗AD作用。五味子90%乙醇提取物可以分别从记忆获得、巩固、再生三个方面改善记忆障碍，其机制与提高机体抗氧化能力有关[34]。五味子总木脂素可恢复Aβ1-42诱导的AD小鼠海马和大脑皮层中总抗氧化能力（T-AOC）以及丙二醛（MDA）水平，这与抑制丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号通路中应激活化蛋白激酶（JNK）和p38的磷酸化表达有关[35]。五味子木脂素可以提高SOD、CAT、GSH活性，降低MDA和一氧化氮（NO）水平，其中石油醚萃取部分的抗氧化活性显著[36]。在Aβ25-35诱导AD大鼠模型中，给予五味子木脂素提取物后，大鼠体内SOD、CAT含量显著提高，降低NO、一氧化氮合酶（NOS）含量，提高抗氧化能力，保护损伤神经细胞[37]。五味子水提液可通过提高APP/PS1小鼠大脑皮层神经细胞的SOD活性，清除自由基，降低MDA含量，从而保护神经组织免受氧化损伤[38]。五味子挥发油提取物可以提高SOD、GSH-Px活性，抑制MDA含量增加，从而减少氧自由基对神经细胞的伤害[39]。

五味子醇甲还可以通过下调RAGE蛋白[40]和NF-κB表达[41]，减少氧化应激产生的活性氧（ROS），进而减少神经元氧化损伤。五味子甲素[42]和五味子丙素[43]可以提高Aβ1-42诱导AD小鼠的大脑皮层和海马区中SOD、GSH-Px、GSH活性，调节其抗氧化系统，保护神经细胞免受氧化损伤。五味子乙素预防东莨菪碱诱导AD小鼠神经损伤与其抗氧化活性有关，可以提高脑内SOD、GSH-Px、GSH活性，从而发挥抗AD作用[44]。五味子酯甲主要通过提高体内SOD含量，降低MDA水平，调节氧化应激反应，进而改善Aβ1-42诱导AD小鼠学习记忆能力[45]。五味子酯甲还可以通过提高D-半乳糖诱导的AD小鼠的抗氧化能力来降低海马组织中p19、p53、p21基因表达，提高神经细胞功能，还可以上调细胞周期蛋白D1（cyclin D1）蛋白表达，提高DNA的自我修复能力[46]。五味子酚不仅可以提高抗氧化酶活性[47]，还可以通过上调烟酰胺腺嘌呤二核苷酸依赖性酶（SIRT1），提高抗氧化能力，保护SH-SY5Y细胞免受过氧化氢损伤[48]。α-异毕澄茄油烯可以通过蛋白激酶A/环腺苷酸应答原件结合蛋白/核因子E2-相关因子2（PKA/CREB/Nrf2）通路诱导血红素氧合酶1（HO-1）和醌氧化还原酶（NQO-1）表达，从而减少谷氨酸盐诱导的HT22细胞氧化损伤[49]。

1.5 减少炎症因子产生

在炎症反应中，白细胞介素（IL）-1β、IL-6、IL-18和肿瘤坏死因子（TNF-α）等多种促炎细胞因子代谢紊乱，导致突触功能障碍、神经元生成异常和神经元缺失，加剧AD的发生发展[50]。五味子的木脂素类[51]、多糖类[52]和挥发油类[53]提取物均对AD的神经炎症具有调节作用，其机制是通过下调NF-κB/MAPK炎症信号通路，尤其是p38，进而抑制TNF-α、IL-1β等炎症因子释放，缓解炎症造成的神经损伤。

五味子醇甲可以通过上调SIRT1表达，抑制TNF-α、IL-1β和IL-6生成，调节炎症反应与内质网应激，改善链脲佐菌素诱导的神经炎症和认知障碍[54]。APP/SP1双转基因小鼠经灌胃五味子醇甲后，体内NLRP1炎性小体受到抑制，IL-1β和IL-18等相关凋亡因子水平得到恢复，从而提高空间学习记忆能力[55]。在中枢神经中，激活的胶质细胞可促进炎症反应，加剧AD的蛋白沉淀和神经缺失等病理进程[56]。五味子甲素可抑制体内M1型小胶质细胞，同时促进M2型小胶质细胞极化，从而抑制TNF-α、IL-1β等炎症因子分泌，并促进代谢产物清除，保护神经组织[57]。五味子乙素抑制AD大鼠脑组织中炎症因子TNF-α、IL-1β、IL-6、诱导型一氧化氮合酶（iNOS）表达与调节RAGE/NF-κB/MAPK轴有关[58]。五味子乙素提高AD小鼠学习认知能力还与其抑制脑组织内p53、Bax、细胞色素C（Cyto C）、半胱氨酰天冬氨酸酶（Caspase）-9、Caspase-3等凋亡因子的表达有关[59]。华中五味子酮可以抑制AD大鼠海马区NF-κB和iNOS表达，缓解炎症反应[60]。α-异毕澄茄油烯通过介导NF-κB、JNK和p38信号通路，抑制前列腺素E2、NO、TNF-α、IL-1β、IL-6等炎症因子产生，改善了Aβ1-42导致的小胶质细胞损伤[61]。

1.6 其他方面

五味子还可以通过改善线粒体功能、调节肠道菌群、线粒体功能障碍、影响基因表达等，提高学习认知障碍。五味子超临界萃取物可以提高细胞中琥珀酸脱氢酶（SDH）的活性，降低乳酸脱氢酶（LDH）含量，减少细胞损伤，并存在一定的剂量依赖性[62]。五味子醇甲可以从线粒体的功能、生物合成、能量代谢、动力学四个方面整体恢复Aβ1-41诱导AD大鼠的线粒体系统损害[63]。五味子乙醇提取物还可降低Aβ1-42诱导的AD大鼠血清中肠道菌群代谢产物短链脂肪酸丁酸、3-甲基戊酸和己酸浓度并使之趋于正常水平，进而减少Aβ的聚积[64]。五味子木脂素提取物可以通过调节TrkB/CREB/ERK通路，增加脑源性神经营养因子（BDNF），从而缓解抑郁小鼠的认知功能减退[65]。随着年龄增长，DNA甲基化的水平降低，而神经元细胞DNA甲基化与AD的发病机制密切相关。五味子乙素可以通过调节PI3K/Akt信号通路，促进Aβ1-42损伤的SH-SY5Y细胞模型中DNMT3A和DNMT1的mRNA及蛋白表达，影响DNA甲基化状态，进而起到防治AD的作用[66-67]。五味子乙素可能通过提高海马组织和大脑皮层中突触素（SYN）、突触后致密蛋白-95（PSD-95）水平，提高突触可塑性，进而改善铝中毒大鼠的学习认知障碍[68]。

五味子提取物及活性成分防治AD及其作用机制汇总见表1及表2。

表1 五味子提取物防治AD及其作用机制研究Tab 1 Schisandra chinensis extract in preventing and treating AD and their mechanism

表2 五味子活性成分防治AD及其作用机制研究Tab 2 Active components in Schisandra chinensis in treating AD and their mechanism

2 五味子配伍使用在防治AD中的应用

在临床应用中，中药多与其他药物配伍组成方剂使用，从而更好地发挥疗效。在治疗AD的方剂中，五味子常与益智仁、熟地黄、人参、石菖蒲等中药配伍使用，协同发挥提高认知功能障碍的作用。在益智五味丸中五味子和益智仁配伍，可增强其补肾固精之功，研究发现两者合用可以通过激活PI3K/Akt/GSK-3β/CREB途径，显著改善Aβ1-42诱导AD小鼠的认知功能障碍[69]。地黄饮子中五味子补肾益气，加以熟地黄滋阴填髓，两药配伍可以明显抑制Aβ1-42联合半乳糖诱导AD大鼠脑中Aβ和Tau蛋白生成，其机制与可抑制脑内的AchE含量，并促进CREB等学习相关蛋白表达有关[70]。生脉散以人参为君药，佐以五味子，可增强益气养阴之效，两药合用可以显著改善Aβ25-35诱导的AD大鼠的认知障碍，其机制与改善机体的炎症反应、肠道菌群、神经递质和能量代谢等方面密切相关[71]。五味子补肾益气，配以石菖蒲祛痰开窍，可用于治疗“肾虚痰淤”型痴呆，两者合用的作用机制与调节AD大鼠的花生四烯酸代谢、鞘脂代谢、神经递质代谢有关[72]。

3 讨论与展望

本文通过梳理五味子防治AD的作用机制研究，理清其作用途径：主要涉及减少老年斑和神经纤维形成、提高突触可塑性、缓解氧化应激、减轻神经炎症反应等，主要涉及的靶点有：β-secretase、Glu、AchE、GSK-3β、PI3K、Akt、GLUT、CREB、Nrf2、JNK、p38、ERK1/2、SIRT1、NF-κB、NLRP1等。本文将基于文献得到的五味子改善AD作用的相关靶点和通路进行整合、关联，发现其主要通过上调PI3K/Akt，下调MAPKs通路，再激活CREB蛋白，进而触发其他下游分子表达，调节各作用途径，从而发挥治疗AD效果，如图2所示。

图2 五味子防治AD的作用机制Fig 2 Prevention mechanism of Schisandra chinensis on AD

五味子通过PI3K/Akt和MAPKs信号通路激活CREB后：可以促进GLUT表达，减少Glu分泌，提高神经元突触可塑性；降低β-secretase活性，进而抑制Aβ1-42、Aβ1-40、Aβ25-35毒性蛋白生成、聚积；通过促进Nrf2表达，提高HO-1、NQO-1含量，提高SOD、CAT、GSH、GSH-Px等抗氧化酶活性，降低MDA、NO、NOS含量，改善氧化损伤；可以激活SIRT1受体，减少p53和p65表达，从而缓解氧化应激和炎症反应；还能抑制NF-κB表达，下调NLRP1炎性小体，减少TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-18等炎症因子生成，减轻炎症反应。

CREB是神经元中一种普遍存在的选择性结合核蛋白，可以调节神经元生长、突触可塑性、神经保护、基因转录等过程，是短期记忆转化为长期记忆所必需的核心靶点。AD患者脑中CREB含量显著降低，是导致认知障碍的重要原因。五味子可以提高CREB表达，调节多个下游靶点，进而通过各途径改善AD的病理变化，提高学习记忆能力，发挥防治AD的作用。因此，CREB可能是五味子防治AD作用机制的关键靶点，这为五味子防治AD的作用机制研究提供了依据和参考。

五味子中五味子醇甲、五味子甲素、五味子乙素、五味子丙素、五味子酯甲、五味子酯乙、五味子酚、五味子酮、α-异毕澄茄油烯均具有改善认知功能障碍的活性，其中对五味子醇甲、五味子甲素、五味子乙素的研究较成熟，抗AD活性较强；五味子中的五味子醇甲和五味子乙素含量高于近缘药材南五味子，为五味子的典型成分，可考虑作为五味子防治AD的潜在质量标志物，为进一步完善五味子的质量分析评价体系提供参考。