羅小金綜述，王春梅審校

0 引 言

阿爾茨海默病(Alzheimer's disease，AD)是老年癡呆中最為常見(jiàn)的類(lèi)型，以學(xué)習(xí)、記憶功能大量缺失和認(rèn)知功能缺陷為臨床特征的神經(jīng)退行性疾病，病理學(xué)特征為細(xì)胞外 β淀粉樣蛋白(β-amyloid，Aβ)大量蓄積導(dǎo)致的老年斑形成和細(xì)胞內(nèi)Tau蛋白過(guò)度磷酸化導(dǎo)致的神經(jīng)原纖維大量纏結(jié)(neurofibrilary tangles tangles，NFTs)。其發(fā)病機(jī)制迄今仍未能完全闡明，存在多種假說(shuō)，如Aβ蛋白級(jí)聯(lián)假說(shuō)、Tau蛋白假說(shuō)、免疫炎癥假說(shuō)和自由基損傷假說(shuō)等。統(tǒng)計(jì)研究顯示，全球老年癡呆患者接近4千萬(wàn)人，到2050年患者人數(shù)將超過(guò)1億人［1］。隨著我國(guó)人口老齡化的不斷加劇，AD患者已超過(guò)450萬(wàn)人，給社會(huì)醫(yī)療帶來(lái)了沉重的負(fù)擔(dān)［2］。近年來(lái)，科研人員發(fā)現(xiàn)從傳統(tǒng)中藥中提取的活性成分，不但可減緩老年癡呆病程，而且副作用較?。?］。

中藥鉤藤為茜草科鉤藤屬植物鉤藤、大葉鉤藤、毛鉤藤、華鉤藤和白鉤藤的帶鉤莖枝，廣泛分布于福建、江西、湖南、廣東、廣西、貴州、四川等省份，該藥性涼、味甘苦，傳統(tǒng)醫(yī)藥上用于風(fēng)熱頭痛、頭暈?zāi)垦?、小兒驚厥和高血壓等［4］。現(xiàn)代醫(yī)藥研究發(fā)現(xiàn)，鉤藤除具有傳統(tǒng)的藥理作用外，還具有減少神經(jīng)元凋亡、抗氧化清除自由基等神經(jīng)保護(hù)功能［5］。鉤藤含有30多種具有生物活性的化合物，主要的藥理活性成分為總生物堿［6］，分為吲哚類(lèi)和氧化吲哚類(lèi)，主要有異鉤藤堿(Isorhynchophylline，IRN)、鉤藤堿、毛鉤藤堿、去氫毛鉤藤堿等，其中以IRN和鉤藤堿的含量最高，約占鉤藤總堿的40%以上［7］。IRN合成方法主要有脯氨酸催化的Mannich-Michael反應(yīng)或外消旋合成，提取率分別達(dá)57%和30%［8］。目前研究發(fā)現(xiàn)，IRN作為鉤藤主要的生物堿成分，其表現(xiàn)出的藥理活性與鉤藤非常相似，對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)具有較好的神經(jīng)保護(hù)功能［9］。可通過(guò)改善認(rèn)知和記憶功能損傷、拮抗Aβ誘導(dǎo)的神經(jīng)毒性、抑制Tau蛋白過(guò)度磷酸化和減少膠質(zhì)細(xì)胞釋放炎性因子等途徑作用AD的發(fā)生發(fā)展進(jìn)程。

1 IRN對(duì)AD的藥理作用

AD的病理學(xué)特征為細(xì)胞外的老年斑形成和細(xì)胞內(nèi)的NFTs，Aβ蓄積被認(rèn)為是AD發(fā)生發(fā)展的早期事件，其在細(xì)胞內(nèi)外的毒性作用已有文獻(xiàn)報(bào)道［10］。鉤藤中提取的總生物堿成分，具有抑制神經(jīng)原纖維形成、拆解Aβ導(dǎo)致的纖維纏結(jié)以及改變AD小鼠模型的認(rèn)知記憶缺陷等功能［11］。因此，通過(guò)對(duì)AD小鼠或細(xì)胞模型的藥理實(shí)驗(yàn)研究，能有效明確IRN對(duì)AD的神經(jīng)保護(hù)功能的作用機(jī)制。

1.1 修復(fù)認(rèn)知和記憶功能損傷 在D-gal誘導(dǎo)小鼠認(rèn)知記憶損傷的實(shí)驗(yàn)中，研究人員發(fā)現(xiàn)，小鼠皮下注射D-gal(100 mg/kg)和每日口服IRN(20或40 mg/kg)連續(xù)8周后，誘導(dǎo)小鼠的腦組織中IRN可明顯增加谷胱甘肽濃度、提高超氧化物歧化酶和過(guò)氧化氫酶的活性，同時(shí)降低丙二醛濃度、增加一氧化氮合酶(Inducible nitric oxide synthase，iNOS)及核因子-κB(nuclear factor-κB，NF-κB)的活性。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，IRN可通過(guò)NF-κB信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路加強(qiáng)腦組織抗氧化和抗炎的功能，改善D-gal誘導(dǎo)小鼠模型的空間學(xué)習(xí)功能和認(rèn)知記憶缺陷［12］。Watanabe 等［13］研究發(fā)現(xiàn)，含有IRN的鉤藤散，可通過(guò)抑制前列腺素E2、一氧化氮和環(huán)氧化酶-2 mRNA的表達(dá)，提高腦組織抗氧化能力，改善局部缺血模型小鼠的空間認(rèn)知能力。

1.2 拮抗Aβ誘導(dǎo)的神經(jīng)毒性 Aβ在腦內(nèi)大量蓄積，誘導(dǎo)氧化應(yīng)激產(chǎn)生大量活性氧物質(zhì)并損傷線粒體功能，導(dǎo)致大腦皮質(zhì)層神經(jīng)細(xì)胞抗氧化功能減弱和神經(jīng)元凋亡［14］。在Aβ誘導(dǎo)的PC12細(xì)胞中加入IRN(20或40 mg/kg)進(jìn)行預(yù)處理，能明顯提升細(xì)胞的生存能力，減少細(xì)胞內(nèi)的活性氧類(lèi)和丙二醛的濃度，增加谷胱甘肽的濃度，穩(wěn)定線粒體膜電位。此外，IRN能明顯抑制蛋白凋亡酶-3的活性及DNA片段的形成，降低B淋巴細(xì)胞瘤-2基因(B-cell lymphoma-2，Bcl-2)與BCL2相關(guān)的X蛋白 (BCL2-Associated X Protein，Bax)比值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，IRN通過(guò)抑制氧化應(yīng)激反應(yīng)和細(xì)胞凋亡的線粒信號(hào)通路，對(duì)Aβ誘導(dǎo)的PC12細(xì)胞神經(jīng)毒性具有神經(jīng)保護(hù)功能［15］。

IRN預(yù)處理能增強(qiáng)神經(jīng)細(xì)胞的生存能力，抑制Aβ誘導(dǎo)PC-12細(xì)胞的DNA碎片的延伸和乳酸脫氫酶的釋放。IRN的處理能提高糖原合成激酶-3β和磷酸化AKT(p-AKT)的蛋白濃度。提示IRN的神經(jīng)保護(hù)功能與GSK-3β的抑制有關(guān)。而且，IRN能改變Aβ誘導(dǎo)效應(yīng)元件結(jié)合蛋白(phosphorylated-cAMP response element-binding protein，p-CREB)磷酸化周期蛋白(cyclic adenosine monophosphate，cAMP)濃度下降的情況，而IRN的作用又能被PI3K抑制劑阻滯。以上實(shí)驗(yàn)表明，IRN對(duì)Aβ誘導(dǎo)的PC12細(xì)胞神經(jīng)毒性的保護(hù)作用，與其通過(guò)PI3K、Akt和GSK-3β信號(hào)通路加強(qiáng)p-CREB的表達(dá)有關(guān)［16］。

1.3 抑制Tau蛋白過(guò)度磷酸化 在實(shí)驗(yàn)小鼠中注射Aβ，能導(dǎo)致其Tau蛋白過(guò)度磷酸化。IRN(20或40 mg/kg)對(duì)Aβ誘導(dǎo)的大鼠連續(xù)用藥21 d能明顯改善認(rèn)知功能損傷，IRN通過(guò)調(diào)節(jié)Bcl-2/Bax的比值降低mRNA濃度及蛋白表達(dá)，激活凋亡蛋白酶-3和凋亡蛋白酶-9，同時(shí)抑制 Ser396、Ser404及 Thr205位點(diǎn)的Tau蛋白過(guò)度磷酸化，抑制海馬區(qū)神經(jīng)元過(guò)度凋亡［17］。Sankaranarayanan 等［18］研究顯示，對(duì)Tau蛋白過(guò)度磷酸化的rTg4510轉(zhuǎn)基因小鼠，給予磷酸化Tau蛋白免疫抗體PHF6和PHF13進(jìn)行干預(yù)，能顯著預(yù)防NFTs，減緩AD的發(fā)病進(jìn)程。以上研究顯示，IRN的神經(jīng)保護(hù)功能與抑制Tau蛋白過(guò)度磷酸化、激活PI3K和Akt的信號(hào)通路存在緊密關(guān)聯(lián)。

1.4 抑制膠質(zhì)細(xì)胞炎性遞質(zhì)的釋放 在小鼠胸腺N9小膠質(zhì)細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中，加入 IRN(1，3，10，30 μmol/L)能劑量依賴性減弱脂多糖誘導(dǎo)的促炎細(xì)胞因子，如腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor，TNF)-α、白細(xì)胞介素-1β(interleukin 1β，IL-1β)及一氧化氮的水平［19］。在大鼠原代培養(yǎng)的星形膠質(zhì)細(xì)胞中，加入IRN同樣有效地降低了脂多糖誘導(dǎo)mRNA對(duì)誘導(dǎo)型iNOS的表達(dá)，抑制了 TNF-α、IL-1β和一氧化氮等炎性遞質(zhì)的釋放［20］。IRN介導(dǎo)的抑制炎性遞質(zhì)釋放的潛在分子機(jī)制與抑制iNOS的蛋白表達(dá)，細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶的磷酸化，p38絲裂原蛋白激酶的活化，以及轉(zhuǎn)錄因子κB的核抑制因子α的降解有關(guān)［20］。這些結(jié)果表明，對(duì)于伴有膠質(zhì)細(xì)胞活化的神經(jīng)退行性病變，IRN對(duì)其具有潛在的療效作用。

2 IRN對(duì)其他中樞神經(jīng)系統(tǒng)的作用

2.1 離體神經(jīng)元的保護(hù)作用 在誘導(dǎo)的永久性腦缺血再灌注大鼠模型中，連續(xù)腹部注射IRN(10 mg/kg，30 mg/kg)4 d直至手術(shù)取出腦組織。檢測(cè)腦組織中p-Akt、雷帕霉素哺乳動(dòng)物靶蛋白(phosphorylatedmammalian target of rapamycin，p-mTOR)、NF-kB、腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(brain-derived neurotrophic factor，BDNF)和Claudin-5的蛋白濃度及mRNA表達(dá)，顯示IRN治療不但可減緩神經(jīng)病理學(xué)缺陷和減小栓塞腫塊，還能增加BDNF、Claudin-5的表達(dá)和激活PI3K、Akt和p-mTOR信號(hào)通路，同時(shí)抑制NF-kB信號(hào)通路。因此，IRN通過(guò)調(diào)節(jié)Akt和p-mTOR信號(hào)通路對(duì)局部缺血性腦損傷具有神經(jīng)保護(hù)作用［21］。

在表達(dá)由總RNA編碼大鼠腦受體的非洲爪蛙卵母細(xì)胞中，IRN競(jìng)爭(zhēng)性的抑制毒蕈堿受體和5-羥色胺2(5-hydroxy tryptamine，5-HT2)2受體介導(dǎo)的電流反應(yīng)，通過(guò)阻斷缺血過(guò)程中N-甲基-D-天冬氨酸、毒蕈堿M1和5-HT2受體介導(dǎo)的神經(jīng)毒性對(duì)抗缺血誘導(dǎo)的神經(jīng)損傷來(lái)發(fā)揮其神經(jīng)保護(hù)作用［22］。在另一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，使用 IRN(0.1-1.0 mmol/L)預(yù)處理之后，通過(guò)抑制由谷氨酸引起的Ca2+內(nèi)流的增加，增強(qiáng)神經(jīng)元的生存能力。說(shuō)明在培養(yǎng)的小腦顆粒神經(jīng)元中，IRN能通過(guò)抑制Ca2+內(nèi)流來(lái)拮抗谷氨酸誘導(dǎo)的神經(jīng)元死亡［23］。

2.2 誘導(dǎo)神經(jīng)元自噬 α-突觸核蛋白在大腦中的積聚既是帕金森病的致病特點(diǎn)又是致病因素。在原代皮質(zhì)神經(jīng)元和不同的神經(jīng)元細(xì)胞系，包括N2a、SHSY5Y和PC12細(xì)胞，IRN均能誘導(dǎo)其自噬。IRN能促進(jìn)野生型A53T和A30Pα-突觸核蛋白單體的清除，通過(guò)自噬-溶酶體途徑將α-突觸核蛋白寡聚體和α-突觸核蛋白-1聚集于神經(jīng)細(xì)胞。再者，IRN可降低人類(lèi)分化型多巴胺能神經(jīng)元中野生型和A53T中α-突觸核蛋白的水平。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，IRN作為神經(jīng)元自噬的誘導(dǎo)物，通過(guò)誘導(dǎo)神經(jīng)元自噬，減少致病蛋白在神經(jīng)細(xì)胞中的堆積，能對(duì)帕金森病起到預(yù)防和治療作用［24］。

2.3 拮抗5-HT的活性 IRN(10 mg/kg，30 mg/kg)呈劑量依賴性的抑制5-HT2A受體介導(dǎo)的頭部抽動(dòng)，用利血平預(yù)處理來(lái)增強(qiáng)頭部抽動(dòng)，并不影響IRN對(duì)小鼠抑制作用的影響。離體實(shí)驗(yàn)中，在表達(dá)5-HT2A受體的非洲爪蟾卵母細(xì)胞中，IRN能劑量依賴性的競(jìng)爭(zhēng)抑制5-HT誘發(fā)的電位，而在表達(dá)5-HT2C受體的卵母細(xì)胞中，抑制作用則較弱。以上結(jié)果表明，在大腦中IRN可能通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性拮抗5-HT2A受體網(wǎng)來(lái)抑制5-HT2A受體的功能，并且IRN結(jié)構(gòu)中的吲哚氫成分對(duì)5-HT2A受體的拮抗作用至關(guān)重要［25］。

2.4 對(duì)血腦屏障的通透性 在體實(shí)驗(yàn)中，用液相色譜質(zhì)譜法或質(zhì)譜多反應(yīng)監(jiān)測(cè)分析法，可檢測(cè)到血漿中的IRN、去氫毛鉤藤堿、毛鉤藤堿、鉤藤堿、去氫鉤藤堿和甲醚等6種鉤藤生物堿。在離體實(shí)驗(yàn)中，用內(nèi)皮細(xì)胞、壁細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞共同培養(yǎng)制作血腦屏障模型來(lái)檢測(cè)血腦屏障的通透性，證實(shí)以上生物堿均能穿透在體外培養(yǎng)的大腦內(nèi)皮細(xì)胞。表明抑肝散中的IRN在口服后，可被吸收入血并滲透血腦屏障進(jìn)入大腦，可能是治療精神疾病的活性藥理成分［26］。

3 結(jié) 語(yǔ)

大量的實(shí)驗(yàn)證實(shí)，作為中藥鉤藤的主要藥理活性成分之一，IRN能夠通過(guò)改善認(rèn)知學(xué)習(xí)和記憶損傷，拮抗Aβ誘導(dǎo)的神經(jīng)毒性，抑制Tau蛋白過(guò)度磷酸化、氧化應(yīng)激、細(xì)胞調(diào)亡及減少膠質(zhì)細(xì)胞釋放炎性因子等神經(jīng)保護(hù)功能來(lái)有效減緩AD的發(fā)生發(fā)展進(jìn)程。此外，IRN還具有誘導(dǎo)神經(jīng)元自噬、拮抗5-HT活性及抑制神經(jīng)細(xì)胞鈣內(nèi)流等其他中樞神經(jīng)系統(tǒng)藥理作用。IRN藥理活比較強(qiáng)，作為治療AD及其他中樞神經(jīng)系統(tǒng)的潛在療效藥物，還需要在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行更多的臨床應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，為將來(lái)作為治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的有效藥物提供科學(xué)依據(jù)。

［1］ Michael W，Christopher I，Michael A.A meta-annalysis of prospective studies on the role of physical activity and the prevention of Alzheimer's disease in older adults［J］.Bio Med Central，2015，15(2):109-116.

［2］ 王曉妮，唐 毅，韓 瓔.阿爾茨海默病診斷標(biāo)準(zhǔn)的演變［J］.醫(yī)學(xué)研究生學(xué)報(bào)，2015，28(2):195-197.

［3］ Tzong Y，Chip P，Tzyy R.Traditional Chinese medicines and Alzheimer's disease［J］.Taiwan J Obstet Gynecol，2011，50(2):131-135.

［4］ 國(guó)家藥典委員會(huì).中華人民共和國(guó)藥典(一部)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2010:24.

［5］ Qi W，Yue SJ，Sun JH，et al.Alkaloid from the hook-bearing branch of Uncaria rhynchophylla and their neuroprotective effects against glutamate-induced HT22 cell death［J］.J Asian Nat Prod Res，2014，16(8):876-883.

［6］ 韋芳芳，曾常青，趙宇紅，等.鉤藤神經(jīng)保護(hù)機(jī)制的研究進(jìn)展［J］.中國(guó)中藥雜志，2014，39(14):2603-2607.

［7］ Zhou J，Zhou S.Antihypertensive and neuroprotective activities of rhynchophylline and isorhynchophylline:the role of rhynchophylline in neurotransmission and ion channel activity［J］.J Ethnopharmacol，2010，132(1):15-27.

［8］ Nagata K，Ishikawa H，Tanaka A，et al.Formal syntheses of dihydrocorynantheine and isorhynchophylline via proline catalyzed Mannich-Michael reaction［J］.Heterocycles，2010，81(5):1791-1798.

［9］ Zhou JY，Zhou SW.Isorhynchophylline:A plant alkaloid with therapeutic potential for cardiovascular and central nervous system diseases［J］.Fitoterapia，2012，83(4):617-626.

［10］ Lamoke F，Mazzone V，Persichini T，et al.Amyloid β peptideinduced inhibition of endothelial nitric production involves oxidative stress-mediated constitutive eNOS/HSP90 interaction and disruption of agonist-mediated Akt activation［J］.J Neuroinflammation，2015，12:84.

［11］ Yan FX，Mao QQ，Wu JC，et al.Isorhynchophylline Treatment Improves the Amyloid-β-Induced Cognitive Impairment in Rats via Inhibition of Neuronal Apoptosis and Tau Protein Hyperphosphorylation［J］.J Alzheimers Dis，2014，39(2):331-346.

［12］ Yan FX，Su ZR，Chen JN，et al.Isorhynchophylline improves learning and memory impairments induced by D-galactose in mice［J］.Neurochem Int，2014，76(8):42-49.

［13］ Watanabe H，Zhao Q，Matsumoto K，et al.Pharmacological evidence for antidementia effect of Choto-san(Gouteng-san)，a traditional Kampo medicine［J］.Pharmacol Biochem Behav，2003，75(3):635-643.

［14］ Porcellotti S，F(xiàn)anelli F，F(xiàn)racassi A，et al.Oxidative stress during the progression of β-Amyloid pathology in the neocortex of the Tg2576 mouse model of Alzheimer's disease［J］.Oxid Med Cell Longev，2015，10(2):181-192.

［15］ Yan FX，Lin ZX，Mao QQ，et al.Protective Effect of Isorhynchophylline Against β-Amyloid-Induced Neurotoxicity in PC12 Cells［J］.Cell Mol Neurobiol，2012，32(3):353-360.

［16］ Yan FX，Lin ZX，Mao QQ，et al.Isorhynchophylline Protects PC12 Cells Against Beta-Amyloid-Induced Apoptosis via PI3K/Akt Signaling Pathway［J］.Evid Based Complement Alternat Med，2013，34(7):163-167.

［17］ Xian YF，Lin ZX，Zhao M，et al.Uncaria rhynchophylla ameliorates cognitive deficits induced by D-galactose in mice［J］.Planta Med，2011，77(18):1977-1983.

［18］ Sankaranarayanan S，Barten DM，Vana L，et al.Passive immunization with phosphor-Tau antibodies reduces Tau pathology and functional deficits in two distinct mouse tauopathy models［J］.PLoS one，2015，10(5):e0125614.

［19］ Yuan D，Ma B，Wu C，et al.Alkaloids from the leaves of Uncaria rhynchophylla and their inhibitory activity on NO production in lipopolysaccharide-activated microglia［J］.J Nat Prod，2008，71(7):1271-1274.

［20］ Song Y，Liu JP，Shi FG，et al.Inhibitory effect of isorhynchophylline on lipopolysaccharide stimulated release of inflammatory mediators in primary rat astrocytes［J］.Pharmacol Clin Res，2011，19(2):311-314.

［20］ Yuan D，Ma B，Yang JY，et al.Anti-inflammatory effects of rhynchophylline and isorhynchophylline in mouse N9 micro-glial cells and the molecular mechanism［J］.Int Immunopharmacol，2009，9(14):1549-1554.

［21］ Huang H，Zhong R，Xia Z，et al.Neuroprotective Effects of Rhynchophylline and Isorhynchophylline Against Ischemic Brain Injury via Regulation of the Akt/mTOR and TLRs Signaling Pathways［J］.Molecules，2014，19(8):11196-11210.

［22］ Kang TH，Murakami Y，Takayama H，et al.Protective effect of rhynchophylline and isorhynchophylline on in vitro ischemia-induced neuronal damage in the hippocampus:putative neurotransmitter receptors involved in their action［J］.Life Sci，2004，76(3):331-343.

［23］ Shimada Y，Goto H，Itoh T，et al.Evaluation of the protective effects of alkaloids isolated from the hooks and stems of Uncaria sinensis on glutamate-induced neuronal death in cultured cerebellar granule cells from rats［J］.J Pharm Pharmacol，1999，51(6):715-722.

［24］ Lu JH，Tan JQ，Durairajan SS，et al.Isorhynchophylline，a natural alkaloid，promotes the degradation of alpha-synuclein in neuronal cells via inducing autophagy［J］.Autophagy，2012，8(1):98-108.

［25］ Matsumoto K，Morishige R，Murakami Y，et al.Suppressive effects of isorhynchophylline on 5-HT2A receptor function in the brain:behavioural and electrophysiological studies［J］.Eur J Pharmacol，2005，517(3):191-199.

［26］ Imamura S，Tabuchi M，Kushida H，et al.The blood-brain barrier permeability of geissoschizine methylether in Uncaria hook，a galenical constituent of the traditional Japanese medicine yokukansan［J］.Cell Mol Neurobiol，2011，31(5):787-793.