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淫羊藿苷调节血管性认知障碍的机制研究进展

2020-02-14蒋怡雯吴明华

江苏中医药 2020年3期
关键词:藿苷血管性认知障碍

蒋怡雯 吴明华

(南京中医药大学附属医院,江苏省中医院神经内科,江苏南京210029)

淫羊藿为小檗科淫羊藿属植物,亦称“仙灵脾”,其性温,味辛、甘,归肝、肾经。《本草备要》言其“补命门,益精气,坚筋骨,利小便”,具有补肾阳、强筋骨、祛风湿等功效。淫羊藿苷(icariin,ICA)作为淫羊藿的主要活性成分,具有抗肿瘤[1]、提高免疫[2]、改善心脑血管[3]、调节生殖系统、促进骨组织功能等作用[4-6]。研究发现淫羊藿苷对中枢神经系统有明显的保护作用[7],能够在一定程度上改善认知障碍,延缓痴呆的进展。其中,血管性认知 障 碍(vascular cognitive impairment,VCI)已成为导致痴呆的主要疾病之一,是指由脑血管病危险因素(如高血压病、糖尿病和高血脂症等)、显性脑血管病(如脑梗死和脑出血等)及非显性脑血管病(如白质疏松和弥漫性脑缺血等)引起的从轻度认知损害到痴呆的一大类综合征[8],即由血管因素引起的不同程度的认知障碍。肾为先天之本,古代医家认为痴呆的基本病机为髓海失养、肾精亏虚[9],因此补肾填精益髓为治疗血管性痴呆(vascular dementia,VD)的重要方法,淫羊藿苷可发挥相关作用。本文结合国内外研究报道,将近年来淫羊藿苷对血管性认知障碍的调节及机制研究进展概述如下。

1 调节信号传导通路

研究发现,中高剂量的淫羊藿苷(50 mg/kg、100 mg/kg)均可改善大脑中动脉阻塞(middle cerebral artery occlusion,MCAO)大鼠模型神经损伤症状,减轻脑水肿,减少脑缺血再灌注损伤的脑组织形态学改变及海马CA1区神经元凋亡,其机制可能与上调脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor,BDNF)和酪氨酸激酶受体B(tyrosine kinase receptor B,TrkB)的表达有关[10]。淫羊藿苷增强了神经营养因子的表达,激活脑细胞腺苷酸环化酶活性,加速神经细胞蛋白的合成,促进神经功能恢复[11]。淫羊藿苷与间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)联合治疗对脑缺血有改善作用,能够促进脑缺血后的血管生成和神经发生。ICA和MSCs联合治疗通过激活海马和缺血性额叶皮质中的磷 酯 酰 肌 醇3激 酶(phosphatidylinositol-3 kinase,PI3K)和细胞外信号调节蛋白激酶1/2(extracellular signal-regulated kinase1/2,ERK1/2)通路,上调B淋巴细胞瘤-2(B-cell lymphoma-2,Bcl-2)的表达水平,增加血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF) 和BDNF的表达,从而减少额叶皮质和海马的梗塞面积,改善记忆力[12]。淫羊藿苷还能通过转化生长因子-β1(transforming growth factor-β1,TGF-β1)信 号 通路抑制TGF-β1的过度表达和Smad2/3蛋白磷酸化水平,减少β-淀粉样蛋白(amyloid β-protein,Aβ)的沉积以及加速其降解,从而发挥其抗淀粉样变性作用,改善慢性脑低灌注相关的认知功能障碍[13]。也有研究表明,淫羊藿苷能够保护脑血管,促进血管新生,减轻慢性大脑皮层低灌注后引发的损伤,该作用与增加受损大脑皮层一氧化氮(nitric oxide,NO)浓度和上调VEGF信号通路有关[14]。此外,ZHANG等[15]的研究表明,淫羊藿苷能够改善认知能力并延缓记忆障碍的进展,具有抗凋亡作用,其作用机制可能是通过PI3K/Akt信号通路减弱Bax蛋白和半胱氨酸蛋白酶-3(Caspase-3)、加强Bcl-2 的表达实现的。

2 调节神经递质

中枢神经系统中,神经递质或受体的异常会影响神经系统正常的生理功能。其中,胆碱类、单胺类和氨基酸类神经递质是中枢神经系统中调节神经生理功能的重要物质,与学习认知能力密切相关。胆碱能递质发生改变后将导致相关的认知功能障碍,如乙酰胆碱(acetyl choline,ACH)水平下降会损害记忆、计算等认知功能,进一步发展成为痴呆[16];单胺类神经递质的减少也与血管性痴呆紧密相关[17];氨基酸类神经递质代谢异常也将导致神经功能缺失,加快血管性认知障碍的进展[18]。此外,神经肽类递质具有含量低、活性高、作用广泛等特点,在体内调节多种生理功能[19],如神经肽Y和降钙素基因相关肽在VD患者体内处于失平衡状态,则引起脑缺血缺氧,进一步导致脑细胞损伤以及认知功能减退[20]。

2.1 改善胆碱能递质系统 乙酰胆碱是与认知功能、学习和记忆密切相关的神经递质,能够促进血管性认知障碍后的恢复。ZHANG等[21]研究探讨了淫羊藿苷在创伤性脑损伤(traumatic brain injury,TBI)小鼠模型中的作用,通过Morris水迷宫实验观察小鼠的空间学习和记忆能力,并测定胆碱能回路中乙酰胆碱和乙酰胆碱转移酶(choline acetyltransferase,ChAT)mRNA和蛋白质的表达,以及组蛋白乙酰化程度。经不同剂量ICA(75 mg/kg、150 mg/kg)处理后,TBI后认知障碍小鼠的逃避潜伏期和搜索距离明显低于未接受ICA处理的TBI后认知障碍小鼠。ICA调节组蛋白乙酰化稳态,促进乙酰胆碱转移酶等基因的转录,提高中枢胆碱能回路中乙酰胆碱和乙酰胆碱转移酶的水平,从而改善TBI后小鼠的认知功能障碍。也有相关研究发现淫羊藿苷对脑外伤几乎没有直接的神经保护作用,对脑组织损伤和神经元死亡没有直接影响,但是淫羊藿苷能够在一定程度上改善脑外伤后的感觉运动和认知记忆功能,其机制可能与BDNF或突触可塑性效应因子SYP和PSD-95的上调有关,但其具体的机制仍有待进一步研究[22-23]。

2.2 调节单胺类神经递质 单胺类递质的紊乱与脑缺血性损伤密切相关[24]。莫镇涛等[25]研究淫羊藿苷对氧糖剥夺后大鼠PC12细胞单胺类递质含量的影响,结果发现淫羊藿苷能显著提高氧糖剥夺PC12 细胞上清液中的去甲肾上腺素(norepinephrine,NE)、多 巴 胺(dopamine,DA)、5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)含量以及细胞的活力,其作用机制可能是减少钙离子超载,减轻细胞损伤,进而恢复NE、DA、5-HT的合成和释放作用。

3 抗氧化应激,抑制神经炎性反应

氧化应激和炎症是引起脑血管病和血管性认知障碍的重要致病因素[26]。脑卒中的疾病发展过程中,缺血缺氧可诱发氧化应激反应,破坏细胞膜的结构和功能,导致细胞内环境紊乱[27],神经炎性反应也能够进一步损伤神经元[28-29]。研究发现,在APP/PS1转基因小鼠中,通过灌胃给予淫羊藿苷(120 mg/kg)、黄芪(80 mg/kg)和葛根素(80 mg/kg),连续3个月的复方制剂治疗,可增加谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-Px)和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性,并使丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量减少,从而改善氧化应激损伤[30]。张晓菲等[31]通过对快速老化小鼠8(SAMP8)预防给药,连续灌胃给药8周后,发现ICA预防给药可以减少SAMP8小鼠脑组织线粒体内活性氧(reactive oxygen species,ROS)水平和MDA含量,增加还原性谷胱甘肽(glutathione,GSH)含量,同时发现其空间学习记忆能力、被动反应能力等明显改善,进一步证实ICA可以改善线粒体氧化应激损伤,发挥神经保护作用。

有研究表明,高迁移率族蛋白-1(highmobility group box1,HMGB1)是免疫细胞和坏死组织释放的关键性炎症介质[32],HMGB1不仅在周围神经炎症中起重要作用,还能引起中枢神经系统的炎性反应[33]。LIU等[34]通过观察淫羊藿苷和淫羊藿 素(icaritin,ICT)对 脂 多 糖(lipopolysaccharide,LPS)诱导的小鼠炎症模型的作用,发现ICA和ICT能够显著降低血清中的HMGB1、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α) 和 白 介 素10(interleukin-10,IL-10)的高表达。LIU等人进一步研究了经典受体HMGB1、晚期糖基化终产物受体(receptor for advanced glycation end products,RAGE)和Toll样 受 体4(toll-like receptor 4,TLR4)的 表达,LPS能够显著增加RAGE的表达和减少TLR4的表达,而经过ICA和ICT处理后的小鼠海马区RAGE表达降低、TLR4表达增加,从而推测ICA和ICT可能通过促进TLR4的表达而激活核转录因子κB(nuclear transcription factor kappa-B,NF-κB)信号,抑制HMGB1-RAGE信号改善炎症反应,并在一定程度上增加了神经元的数目,改善认知功能[35]。另外,XIONG等[36]也证实,通过ICA(10 mg/kg和30 mg/kg)预处理可以通过上调过氧化物酶体增殖剂激活受体水平和NF-κB活化而抑制炎症反应,从而减轻急性脑缺血再灌注损伤,且高剂量的ICA具有更好的效果。

4 抗神经毒性物质的损伤

神经毒性物质能够引起神经系统功能和结构的损害,产生感觉或运动功能的异常,甚至出现精神或行为障碍[37-39],而淫羊藿苷对抗神经毒性物质损伤有一定的作用。研究发现,淫羊藿苷能够通过降低皮层β-淀粉样蛋白代谢途径中相关蛋白的表达[40],减少Aβ的过度沉积,改善VD导致的神经纤维缠结和老年斑,从而改善认知功能障碍[41]。

5 抑制神经细胞凋亡

研究发现,淫羊藿苷能够以剂量依赖性的方式减少Aβ25-35诱导的PC12细胞凋亡,并且提高其生存能力,其作用机制可能与激活PI3K/Akt信号通路有关。淫羊藿苷增强抗凋亡相关蛋白Bcl-2表达,降低促凋亡蛋白Bax活性和Caspase-3表达,升高Bcl-2/Bax比值来抑制凋亡发生。经5 μmol/L淫羊藿苷预处理后,即可发挥预防神经元凋亡的作用[15]。ZONG等[42]研究也证实淫羊藿苷可减少兴奋性神经毒素鹅膏蕈氨酸导致的神经元凋亡,改善大鼠的学习记忆能力。综上,淫羊藿苷可能通过抑制神经细胞凋亡发挥神经元保护作用。

6 促进神经元再生

相关研究表明,淫羊藿苷有助于周围神经再生和功能恢复[43]。徐成成等[44]通过对胡须体觉皮质局灶性脑梗死大鼠模型给予淫羊藿苷灌胃(10 mL/kg),并检测其第10 号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源基因(PTEN)和生长相关蛋白-43(growth associated protein-43,GAP-43)蛋白的表达情况。其中夹角测试(Corner Test)行为学结果显示,淫羊藿苷能明显减少脑缺血后大鼠右转次数,表明淫羊藿苷明显促进脑缺血后胡须功能的恢复;Western Blot显示淫羊藿苷明显抑制梗死灶周边区PTEN蛋白的表达,同时促进GAP-43蛋白表达,促进脑缺血后神经再生和功能恢复。LIU等[12]通过研究ICA和MSCs联合治疗对MCAO大鼠的作用,发现两者联合治疗能显著减少脑梗死体积,改善运动神经功能缺损和体感功能,其机制是通过激活海马和额叶皮质中的PI3K和ERK1/2 通路,增加VEGF和BDNF水平,促进血管生成和神经发生并改善记忆。

7 结语

综上所述,淫羊藿苷作为传统补益中药淫羊藿的主要活性成分,通过多种机制发挥抗血管性认知障碍的作用,在神经保护方面具有天然的优势。虽然淫羊藿苷调节血管性认知障碍的机制研究已取得一定进展,但其主要机制尚未完全明确。今后需进一步研究分析相关的作用机制,为临床诊疗血管性认知障碍,提高血管性认知障碍患者的生活质量提供理论依据。

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