银杏叶提取物神经保护作用研究进展

邹晓佩,邹慧慧,柯嘉洽,郑博方,周先举

(南方医科大学中西医结合医院,广东 广州 510315)

神经系统疾病是影响伤残和寿命的首要原因,主要包括中风、帕金森病、癫痫、阿尔茨海默病和其他痴呆症以及脑膜炎［1］。它是全球第二大死亡原因,给社会和个人带来了沉重的负担。银杏叶最早的使用来源于《本草纲目》,拥有较高的药用价值,在世界范围内用作膳食补充剂［2］。银杏叶提取物是银杏叶的浓缩提取物,目前在抑制血小板聚集、保护心血管和治疗轻度认知障碍中的重要性已有共识,其神经保护作用近来也逐渐成为一个研究的热点问题,现将其神经保护作用研究进展综述如下。

1 银杏叶提取物的有效成分

银杏叶提取物主要包括两种有效成分:黄酮苷和萜内酯(银杏内酯、银杏内酯A、银杏内酯B等)。银杏叶中的总黄酮目前表现出有抗氧化［3］、抗癌［4］、抗菌［5］的作用,银杏双酮是一种天然的人凝血酶抑制剂,可预防和治疗血栓形成和心血管疾病［6］。银杏内酯则主要具有调节神经递质和神经调质的作用［7］,此外,银杏内酯B作为最有效的血小板活化因子受体拮抗剂,具有预防血栓形成和抗炎的活性［8］。

2 银杏叶提取物神经保护作用机制

2.1银杏叶提取物具有调节突触可塑性的作用突触可塑性定义为预先存在的突触中突触强度和效能,依赖突触活动的变化而改变［9］,它是一种重要的神经生理过程,与损伤后脑网络的发育和重组相关［10］。并且突触可塑性失调已被证明在抑郁症、阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)、帕金森病(Parkinson disease,PD)等神经精神疾病中发挥重要作用［11-12］。众所周知,树突生长、神经发生、脑源性神经营养因子(Brain-derived neurotrophic factor ,BDNF)和长时程增强(Long-term potentiation,LTP)等是突触可塑性的标志物。蛋白激酶B(Protein kinase B,PKB)/雷帕霉素机制靶标(Mechanistic target of rapamycin,mTOR)信号通路可以调节神经发生、树突棘生长,已知与突触可塑性密切相关［13］。银杏叶提取物可以通过靶向PKB/mTOR通路增加突触可塑性。Lejri等［14］在神经母细胞瘤的体外培养中发现给予银杏叶提取物处理细胞后神经突数量增多、神经突起总长度增加和分枝延伸,这些结构改变和PKB/mTOR通路的激活相关。银杏叶提取物对于突触可塑性的调节可以改善脑梗死的功能结局。Li等［15］发现局灶性脑缺血大鼠模型给予银杏叶提取物后表现出更好的横梁行走评分,并且有着显著上调的生长相关蛋白43(Growth-associated protein-43,GAP-43)。银杏叶提取物部分通过调节突触可塑性改善阿尔茨海默病引起的记忆认知障碍。在老年性痴呆模型小鼠(5×FAD小鼠)中腹腔注射银杏叶提取物1个月后,海马齿状回表现增加新生神经元的数量,模型小鼠的空间记忆和非空间记忆得以改善［16］。低压低氧引起的焦虑行为和恐惧消退缺陷在口服银杏叶提取物后也得到了改善,这可能是恢复γ-氨基丁酸(gamma-aminobutyric acid,GABA)水平、上调突触相关蛋白95(Postsynaptic density protein-95,PSD95)和突触蛋白 1 的表达的结果［17］。银杏叶提取物还可以影响谷氨酸、5-羟色胺、去甲肾上腺素等多种神经递质及受体的表达水平,在抑郁症、PD、癫痫等疾病中显示出潜在的治疗作用［18-21］。在男性健康受试者和大鼠中,银杏叶提取物均显示出了提高BDNF的作用［17,22-24］,脑梗死、AD患者中联合其他药物治疗也显示出相同的效应［25-26］。然而,也有实验结果提示给予银杏叶提取物后BDNF水平并没有变化,甚至给予高剂量银杏叶提取物后神经营养因子-4 (Neurotrophin-4,NT-4)水平反而降低［27］。目前的文献提示银杏叶提取物主要从增强突触结构重塑和影响递质释放两方面改变突触可塑性,这可能是银杏叶提取物用于治疗轻度认知障碍的部分机制。

2.2银杏叶提取物具有抑制氧化应激的作用 大脑的耗氧量高达基础氧的20%,并且大脑极易受到氧化应激的影响［28］。活性氧(Reactive oxygen species,ROS)可以由细胞呼吸、花生四烯酸代谢过程中的脂氧合酶(Lysyl Oxidase,LOX)和环氧合酶(Cyclooxygenase,COX)产生,同时细胞内还有一套基于超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)、过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxidases,GPxs)的抗氧化防御系统［29］。氧化/抗氧化系统失衡时会使细胞毒性的活性氧产生过多,导致DNA、脂质、蛋白质发生氧化损伤,直接损伤神经元［30］。银杏叶提取物的抗氧化应激能力似乎已得到公认。核因子E2相关因子 2(Nuclear factor E2-related factor 2,Nrf2)是细胞内调节抗氧化防御系统的转录因子。Liu等［31］研究发现在脑梗死模型中给予银杏叶提取物后能激活Nrf2相关通路,恢复SOD等抗氧化酶水平,同时清除氧自由基,降低丙二醛(Malondialdehyde,MDA)水平,梗死面积比率明显下降。Du等［32］观察到银杏叶提取物预处理抑制硫还原氧化蛋白(Thioredoxin-interacting protein,TXNIP)激活,MDA水平下降,降低了蛛网膜下腔出血后引起的早期脑损伤程度。在局灶性脑缺血动物模型中同样表现出清除自由基,降低总ROS水平,改善神经功能缺损的益处［33］。在鱼藤酮诱导的PD模型中给予大鼠口服银杏叶提取物显示出恢复超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶的效果,减轻了鱼藤酮带来的神经毒性［34］。临床研究显示,银杏叶提取物联合治疗后上调了脑梗死患者的Keap1-Nrf2/ARE信号通路,降低了患者血清中ROS、MDA的水平,神经功能和生活质量得到了改善［35］。因此,银杏叶提取物通过调节氧化与抗氧化系统两方面的平衡来达到抑制氧化应激的效果,在小型临床试验也得到了验证［35-39］,但目前仍趋向于辅助治疗。

2.3银杏叶提取物具有减轻神经炎症的作用 神经炎症是由细胞因子、趋化因子、活性氧和二级信使的产生介导的。这些介质由常驻中枢神经系统的胶质细胞(小胶质细胞和星形胶质细胞)、内皮细胞和外周募集的免疫细胞产生［40］。神经炎症目前被认为在几乎所有神经系统疾病甚至精神疾病中存在负面作用。小胶质细胞在正常生理情况下可以发挥神经保护作用,但过度激活后产生较多的炎症细胞因子和细胞毒性因子包括一氧化氮(Nitric oxide,NO)、前列腺素(Prostaglandin,PG)、ROS等［41-42］,进而诱导神经元的死亡。小胶质细胞不仅参与神经炎症的启动,也参与神经炎症的放大［43］。星形胶质细胞响应于中枢和外周募集的免疫细胞分泌的细胞因子,参与调节神经炎症反应［44］。并且慢性实验性自身免疫性脑脊髓炎(Experimental autoimmune encephalomyelitis,EAE)小鼠选择性消融星形胶质细胞后可以减轻中枢神经系统炎症［45］。星形胶质细胞反应性起始的主要途径是Janus激酶/信号转导和转录激活因子3(Janus kinase / signal transduction and transcription activator 3,JAK/STAT3)途径。银杏叶提取物可以抑制大鼠中的小胶质细胞的增生、活化［46］,还通过抑制JAK/STAT3信号通路,抑制缺血性脑卒中后星形胶质细胞的活化,减少神经元的凋亡［47］。Toll 样受体4(Toll-like receptor 4,TLR4)是小胶质细胞膜上的识别有害刺激的模式识别受体,TLR4被激活后会通过一系列信号级联反应使核转录因子(Nuclear transcription factor-κB,NF-κB)易位至核,诱导众多促炎基因的表达,例如IL-1β、COX2［48］。银杏叶提取物可以通过降低TLR4的表达和抑制NF-κB易位至核减轻胶质细胞中的炎症反应。Li等［49］发现缺血再灌注的大鼠静脉滴注银杏叶提取物的有效成分银杏二萜内酯后,酶联免疫吸附法(Enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)结果表明IL-1β 和 TNF-α水平下降,利用蛋白印迹法(Western blotting,WB)发现TLR4蛋白表达水平降低,且核表达的NF-κB相比未给药组减少,同时脑梗死面积减小,脑水肿也得到了缓解。蛛网膜下腔出血模型中,银杏叶提取物可以抑制TXNIP的表达从而抑制炎症小体(NOD-like receptor family pyrin domain containing 3,NLRP3)的激活,下调炎症反应［32］。银杏叶提取物可以直接下调脑中的促炎细胞因子减少神经炎症的激活,包括COX、PGE2、TNF-α、IL-1β、IL-6等［50-52］。陈艳秋等［53］以60例PD患者为研究对象,发现给予银杏叶提取物注射液联合治疗15 d的患者,其血清中的TNF-α、IL-1β、1L-6明显降低。刘新志等［54］则在98例高血压脑出血术后患者中观察到注射银杏叶提取物15 d后引起CRP、IL-6、TNF-α的下调。聂晓枫［37］的研究表明接受银杏叶片提取物口服3个月的AD患者血清中的TNF-α、IL-1β也呈现下降趋势。

2.4银杏叶提取物在神经退行性疾病中的神经保护作用 AD是一种神经退行性疾病,它的病理特点是形成老年斑,由聚集的β-淀粉样蛋白(beta-amyloid protein,Aβ)纤维和过度磷酸化Tau蛋白(p-Tau)形成的神经元纤维缠结组成［55］。银杏叶提取物通过自噬-溶酶体途径增加神经元中 p-Tau 的降解。研究发现Tau转基因小鼠口服银杏叶提取物后自噬激活,介导了p-Tau蛋白的清除,改善了Tau蛋白带来的突触损伤［56］。激活AD脑中蛋白磷酸酶2A(Protein phosphatase 2a,PP2A)的活性,可以减少Tau和淀粉样前蛋白过度磷酸化,从而降低A淀和p-Tau的形成［57］。GSK-3β是主要的Tau激酶,与Tau的聚集有关,在AD患者中被证实异常上调［58］。银杏叶提取物还可以调节PP2A和GSK-3β的活性减轻Tau蛋白的过度磷酸化。高同型半胱氨酸血症诱导的AD小鼠给予银杏叶提取物灌胃后恢复了PP2Ac的活性,同时下调了GSK-3β水平,减轻了高同型半胱氨酸导致的空间记忆障碍［59］。热休克蛋白(Heat shock protein,HSP)可以有效清除错误折叠或未折叠的蛋白,体外实验发现银杏叶提取物通过增加HSP70 水平减少了Aβ 的聚集［60］。研究显示5xFAD转基因小鼠腹腔注射银杏叶提取物1个月可减少可溶性A42［16］,特异性激活 α-分泌酶促进β淀粉样前体蛋白(amyloid beta-protein precursor,APP)代谢［61］。100例老年血管性痴呆患者采用银杏叶提取物联合盐酸多奈哌齐治疗后血清中Aβ水平明显降低［62］。因此,银杏叶提取物对Tau蛋白和A白蛋白的调节在阿尔茨海默病的治疗方面表现出一定的潜力。

银杏叶提取物在帕金森病中也可以发挥维持多巴胺稳态的作用。酪氨酸羟化酶(Tyrosine hydroxylase,TH)是多巴胺生物合成的限速酶,而多巴胺转运蛋白(Dopamine transporter,DAT)是控制细胞外多巴胺再摄取到突触前神经元的跨膜转运蛋白,它们的降低与帕金森病的发展呈正相关［63］。帕金森转基因鼠连续腹腔注射银杏叶提取物21 d后TH和DAT水平恢复,运动能力也得到了提升［21］。二价金属转运蛋白 (Divalent metal transporters,DMT1) 是主要的细胞内铁调节蛋白,抑制DMT1的上调可以改善帕金森病引起的运动功能障碍［64］。临床研究表明银杏叶提取物可以降低帕金森病患者黑质DMT1水平［39］,在大鼠中也可以直接恢复多巴胺的水平［34］,可能是其中的黄酮和银杏内酯产生的不同于单胺氧化酶抑制剂的调节机制［65］。

3 结 论

随着人口老龄化的加剧,神经系统疾病的患病率会持续增加。许多天然化合物被证明对神经系统疾病的预防和治疗有益处,合成成本低,在有效性和安全性方面也具有竞争力。银杏叶提取物在动物模型中表现出神经保护作用,在缺血性脑卒中、轻度认知障碍等的临床试验中也显示了一定的疗效。然而近年来在机制研究上并未有较大的突破,临床疗效方面也需要大型临床试验来提供强有力的证据。本文总结了近年来银杏叶提取物在神经保护方面的基础和临床研究,以期为相关方面的初学者提供一点参考。

利益冲突:所有作者均声明不存在利益冲突。