范明東,黃森,王橋,譚睿,馬建福,陳灼,李焱,王亞麗
1.陜西中醫(yī)藥大學,陜西 咸陽 712046; 2.廣元市中心醫(yī)院,四川 廣元 628000
帕金森病(Parkinson′s disease,PD)是一種常見于中老年人的神經系統退行性疾病,為醫(yī)學界亟待攻克的疑難病之一,主要表現為黑質多巴胺能神經元于早期明顯缺失,致基底節(jié)區(qū)多巴胺缺乏,是以運動癥狀及非運動癥狀為主要特征的疾病[1]。在世界范圍內,該病發(fā)病率為0.3%,在80歲以上人群中,發(fā)病率達到3%,發(fā)病率隨年齡的增長而升高[2]。帕金森病的藥物治療主要是通過使用增加多巴胺濃度或直接刺激多巴胺受體的藥物對癥治療,然而其療效并不理想,且隨著疾病的進展和長期服藥,會產生運動并發(fā)癥,增加嗜睡和精神不良反應發(fā)生的風險。近年來,中醫(yī)藥辨證論治帕金森病療效顯著,已被諸多臨床實踐證實,受到了越來越多的關注。中醫(yī)藥治療帕金森病具有多靶點效應,深入發(fā)掘該病的分子生物機制,可為中醫(yī)藥干預提供更多有效的方案。近年來,中醫(yī)藥干預帕金森病作用機制的研究日漸增多,但總結中醫(yī)藥干預對帕金森病相關信號通路的影響較少,本文就此問題進行綜述。
中醫(yī)學中無帕金森病的病名,根據該病的臨床表現可將其歸屬于“顫振”“顫證”“顫病”等范疇。相關記載可追溯至《黃帝內經》。《素問·至真要大論》載:“諸風掉眩,皆屬于肝。”《素問·脈要精微論》載:“骨者……行則振掉,骨將憊矣?!薄端貑枴の宄U笳摗分杏涊d有“其病搖動”“掉眩巔疾”,所謂“掉”“振”“搖”,即震顫之意。明代王肯堂《證治準繩》所載:“顫,搖也;振,動也。筋脈約束不住而莫能任持……皆木氣太過而兼火之化也”,明確提出“顫振”病名,并指出本病與肝陽化風、筋脈失約有關?,F代醫(yī)家多認為該病的病因病機為肝腎陰虛及氣血虧虛,加之風火痰瘀內阻;病位在筋脈,與肝、脾、腎三臟關系密切;病性屬本虛標實,氣血陰陽虧虛、臟腑功能受損為發(fā)病之本,風火痰瘀為發(fā)病之標,久之則成虛實夾雜之證[3-8]。大量研究證明,帕金森病的發(fā)生與患者體內異常的信號通路表達密切相關,調控相關信號通路是有效防治帕金森病的重要作用基礎,本文就相關信號通路進行歸納總結。
2.1 核轉錄因子-κB(nuclear transcription factor-κB,NF-κB)信號通路NF-κB蛋白家族由RelA 、RelB、c-Rel、NF-κB1及NF-κB2 共5個成員組成。NF-κB信號通路是配體與其受體結合,最終激活κB抑制蛋白激酶(inhibitor of nuclear factorκB kinase,IKK)復合物(IKK、IKKb和IKKg),進而導致NF-κB抑制蛋白(inhibitor of NF-κB,IκB)的磷酸化,釋放NF-κB p50/RelA二聚體?;罨腘F-κB p50/RelA二聚體可單獨或與其他轉錄因子組合后轉移至細胞核,將下游DNA轉錄成mRNA,誘導蛋白質的合成[9],該通路可通過多種生物學機制調節(jié)機體免疫應答、炎癥及細胞凋亡等生理、病理反應。
陳寶鑫等[10]研究發(fā)現,以健脾益腎通絡方治療1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氫吡啶(1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridin,MPTP)誘導的帕金森病小鼠,可明顯延長其爬桿時間,改善運動遲緩癥狀,降低小鼠腦組織NF-κB水平和半胱天冬氨酸蛋白酶-3(cysteinyl aspartate specific proteinase-3,caspase-3)蛋白表達量,降低帕金森病小鼠紋狀體內腫瘤壞死因子(tumour necrosis factor,TNF)、白細胞介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)、白細胞介素-6(interleukin-6,IL-6)等炎癥因子水平,緩解炎癥反應與細胞凋亡,表明健脾益腎通絡方可通過降低組織NF-κB及caspase-3蛋白含量的表達,從而達到延緩帕金森病發(fā)生發(fā)展的作用。周瑞等[11]通過實驗研究紅景天苷對百草枯所誘導的帕金森病小鼠的神經保護作用及其機制,結果顯示,紅景天苷可改善帕金森病小鼠的運動協調能力,各劑量組小鼠大腦皮質內IL-1β、IL-6、TNF-α 含量均明顯降低,同時觀察到小鼠大腦皮質中NF-κB(p65)蛋白表達水平降低,表明紅景天苷的神經保護作用可能是通過調節(jié)NF-κB信號轉導途徑實現的。Yu等[12]通過實驗研究發(fā)現,姜黃素可降低MPP+誘導星型膠質細胞內NF-κB和IRF3 mRNA及其磷酸化水平,降低NF-κB的表達,表明姜黃素可能通過介導NF-κB信號通路阻斷其介導的下游炎癥因子的表達,從而抑制炎性反應,達到防治帕金森病的目的。Cheng等[13]實驗發(fā)現,蟲草素可減低帕金森病大鼠小膠質細胞內TNF-α、IL-1β、IL-6和活性氧(reactive oxygen species,ROS)水平,減輕PC12的細胞毒作用,表明蟲草素可通過干預Toll樣受體(Toll-like receptors,TLR)/NF-κB信號途徑發(fā)揮抗炎、抗氧化應激作用,從而達到抗帕金森病的目的。張二飛等[14]研究報道,白藜蘆醇抑制了帕金森病細胞模型中TRL4/NF-κB/IL-1β蛋白的表達,推測其抗帕金森病的分子機制可能是通過干預NF-κB信號轉導途徑、抑制細胞凋亡實現的。
2.2 絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPKs)依賴性信號通路MAPKs是細胞中一類絲氨酸蛋白激酶,參與調節(jié)增殖、分化、凋亡或存活、炎癥和免疫活化等細胞活動[15]。研究顯示,MAPKs家族包括c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)、p38MAPK和細胞外調節(jié)蛋白激酶(extracellular signal-regulated kinases,ERK)等多個亞族,調節(jié)增殖、分化、凋亡或存活、炎癥和先天免疫等細胞活動[16]。另有研究顯示,MAPKs信號通路的激活在神經退行性疾病、癌癥等的發(fā)病中發(fā)揮關鍵作用。
陳清[17]研究發(fā)現,松果菊苷可干預介導ERK1/2/MAPK信號通路,調節(jié)p-ERK水平,抑制帕金森病神經元凋亡。松果菊苷可上調模型小鼠大腦黑質區(qū)膠質細胞源性神經營養(yǎng)因子(glial cell line-derived neurotrophicfactor,GDNF)、抗凋亡因子p-ERK1/2/ERK1/2水平,提示其具有緩解帕金森病神經元損傷的作用,抑制ERK/MAPK信號通路的活化可能是其作用機制之一。李港澳等[18]研究證實,腦血疏口服液可減輕帕金森病大鼠的旋轉行為,減少小膠活化細胞數量和表達量,抑制小膠質細胞活性,同時顯著降低帕金森病大鼠黑質p38MAPK、誘生型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)陽性細胞數量,降低p38MAPK、iNOS、p-p38MAPK蛋白表達量;iNOS可減少NO的產生,減少神經炎癥因子的釋放,表明腦血疏口服液抗帕金森病的機制可能是通過p38MAPK信號通路和降低炎癥因子表達,抑制其下游調控的iNOS表達,最終減輕中腦黑質炎癥反應實現的。徐玉英等[19]研究顯示,丹參酮ⅡA可提高帕金森病大鼠中腦黑質內酪氨酸羥化酶(tyrosine hydroxylase,TH)水平,降低p-p38MAPK表達水平。Yang等[20]研究表明,毛蕊異黃酮對帕金森病大鼠腦組織中酪氨酸羥化酶、小膠質細胞標志物CD11b的表達水平有明顯影響,減少了酪氨酸羥化酶和CD11b的表達,從而減輕多巴胺能神經元丟失,抑制小膠質細胞活性;同時還觀察到,毛蕊異黃酮降低了大鼠TNF-1β、IL-1β和 IL-6 mRNA的表達水平,降低了p38MAPK、JNK和ERK的磷酸化水平,提示毛蕊異黃酮抗帕金森病的作用機制可能與其調控MAPK信號轉導途徑有關。Nataraj等[21]研究顯示,積雪草提取物可有效控制帕金森病小鼠的運動功能異常,減少腦組織中多巴胺能神經元的消耗,減少神經營養(yǎng)因子(neurotrophic factor,NTFs)和酪氨酸激酶受體(tyrosine kinase receptor B,TrKB)的表達,同時抑制MAPK/p38相關蛋白p-p38MAPK、p-ERK、p-JNK的水平,表明積雪草提取物對MPTP誘導的帕金森病小鼠的神經保護作用可能是通過抑制JNK、ERK、p38MAPK介導的信號通路實現的。張大燕等[22]研究發(fā)現,天麻水煎液給藥后,帕金森病轉基因小鼠黑質中c-Fos、p38MAPK、MAPKAPK3等基因的表達水平下降,組學分析結果提示c-Fos、p38MAPK等基因可能是天麻抗帕金森病細胞凋亡的關鍵靶點。
2.3 磷酯酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase,PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B,Akt)信號通路PI3K是脂質激酶家族的成員之一,能磷酸化肌醇磷脂中3-OH基團的肌醇環(huán)。Akt是一種絲氨酸/蘇氨酸激酶,被認為是PI3K下游通路中最重要的效應激酶之一,是PI3K/Akt信號轉導途徑的核心。PI3K/Akt信號通路可被多種刺激因子激活,具有調節(jié)細胞的增殖、分化、凋亡以及遷移等生理功能[23-24]。研究發(fā)現,PI3K/Akt/m TOR信號通路抑制劑LY294002及雷帕霉素可阻斷帕金森病大鼠PI3K/Akt/m TOR信號通路的表達過度,降低大鼠黑質區(qū)p-Akt、p-mTOR水平,表明PI3K/Akt/m TOR信號通路在帕金森病發(fā)病中發(fā)揮著重要作用,亦表明該信號轉導途徑可能是治療帕金森病的潛在靶點之一[25]。
胡聃等[26]通過實驗研究表明,復方地黃顆??梢詣┝恳蕾嚪绞浇档团两鹕〈笫蠹y狀體細胞凋亡指數,同時升高大鼠紋狀體PI3K、p-Akt蛋白水平,說明復方地黃顆粒可作用于PI3K/Akt信號轉導通路,具有較強的抗帕金森病特性。林瑤等[27]研究顯示,肉蓯蓉干預可改善魚藤酮葵花油乳化液誘導的帕金森病模型大鼠行為障礙癥狀,上調黑質紋狀體PI3K、Akt、B細胞淋巴瘤基因-2(B-cell lymphoma-2,Bcl-2)蛋白表達,降低Bcl-2相關X蛋白(Bcl-2 assaciated X protein,Bax)蛋白表達,Bcl-2/Bax比值升高,說明肉蓯蓉可通過PI3K/Akt途徑抑制神經細胞凋亡,發(fā)揮抗帕金森病的神經保護作用。陳紅利等[28]建立MPP+誘導的帕金森病細胞損傷模型,并予黃連堿進行干預,結果顯示黃連堿可提高細胞存活率、p-AKT、p-PI3K蛋白表達水平,顯著降低活化caspase-3表達水平和細胞凋亡率,表明黃連堿可通過PI3K/Akt通路促進細胞存活,對抗MPP+誘導的細胞凋亡,發(fā)揮抗帕金森病作用。Jiang等[29]通過實驗建立MPP+誘導的帕金森病細胞模型,并給予不同劑量的地黃湯進行干預,結果表明地黃湯可減少帕金森病模型細胞凋亡率,降低細胞內caspase-12表達水平,并以濃度依賴性的方式提高細胞中PI3K、Akt和mTOR的磷酸化水平,推測地黃湯調控帕金森病的分子機制與干預PI3K/Akt信號轉導途徑有關。李鵬等[30]研究證實,枸杞多糖對MPP+介導體外培養(yǎng)的PC12細胞PI3K/Akt通路相關蛋白及細胞凋亡有抑制作用,并能提高神經元的存活水平。
2.4 NF-E2相關因子2(Nf-E2 related factor-2,Nrf2)/抗氧化反應元件(antioxidant response element,ARE)信號通路Nrf 2屬于堿性亮氨酸拉鏈家族轉錄因子,是一種氧化還原調節(jié)的轉錄因子[31],其激活可參與機體和細胞的抗氧化防御反應,對于維持機體氧化還原穩(wěn)態(tài)平衡具有重要意義[32]。Nrf2可通過與Nrf2靶基因調控區(qū)中的ARE結合,調節(jié)多種抗氧化酶和蛋白的表達,保護細胞功能。多項研究表明,帕金森病的發(fā)生與Nrf2及其調控的下游因子的表達異常相關[33-34],而通過干預Nrf2/ARE途徑、激活Nrf2活性可改善帕金森病所致神經元損傷[35]。
Guo等[36]研究表明,原兒茶醛可明顯改善帕金森病模型小鼠行為障礙,減少小鼠黑質區(qū)的α-突觸核蛋白積累,顯著增加TH、PLK2、磷酸化糖原合成酶激酶-3β(p-glycogen synthase kinase 3β,p-GSK3β)和Nrf2表達水平;同時,體外實驗發(fā)現,原兒茶醛減少了MPP+誘導的帕金森病細胞模型中ROS、α-Syn的產生,增加PLK2、p-GSK3β和Nrf2的表達水平。以上研究均表明,原兒茶醛可能通過干預Nrf2信號通路保護神經功能。張輝等[37]研究發(fā)現,銀杏葉提取物可使帕金森病模型大鼠的帕金森樣癥狀明顯改善,提高帕金森病大鼠中腦TH、Nrf2及其下游產物血紅素氧合酶-1(heme oxygenase-1,HO-1)蛋白表達,降低大鼠紋狀體丙二醛、還原型谷胱甘肽含量,證實銀杏葉提取物可通過激活Nrf2-ARE抗氧化通路,誘導Nrf2及其下游產物HO-1高表達從而保護腦內黑質多巴胺能神經元。Huang等[38]利用Western blot法測定帕金森病細胞模型中細胞核內Nrf2蛋白、Bax和Bcl-2、cytochrome C、caspase-3及Nrf2下游因子HO-1蛋白和p-HO-1的表達水平,Bcl-2、cytochrome C、caspase-3在天麻提取物的誘導下表達降低,而細胞核內Nrf2蛋白、Bax、HO-1蛋白和mRNA表達水平明顯上升,證明天麻提取物能夠減輕細胞凋亡,其機制可能與激活Nrf2信號通路及其下游靶基因有關。趙燕芬等[39]研究顯示,石參提取物可提高魚藤酮帕金森病細胞模型內Nrf2細胞核蛋白、HO-1,蛋白表達量,增強Nrf2/HO-1信號通路的活性來發(fā)揮抗帕金森病作用。孫平鴿等[40]通過實驗探究黃芩苷對帕金森病模型大鼠黑質神經元的影響,結果表明黃芩苷可通過激活Nrf2信號轉導途徑對抗帕金森病大鼠黑質多巴胺能神經元的氧化應激性損傷。孫冰等[41]研究發(fā)現,氧化苦參堿可通過調控Nrf2/ARE信號轉導通路,降低帕金森病小鼠腦組織中Keap1蛋白表達水平,升高Nrf2、ARE蛋白表達,發(fā)揮抗帕金森病效應。
2.5 Wnt/β-catenin信號通路Wnt信號通路以Wnt/β-catenin為核心,Wnt/β-catenin信號通路被稱經典通路[42]。β-catenin和GSK-3β是Wnt/β-catenin信號通路的重要分子[43],該信號通路的激活以β-catenin為核心,可使GSK-3β活性降低,并阻止其使β-catenin磷酸化,從而穩(wěn)定細胞質中的β-catenin水平,繼而提高多巴胺能神經元的存活數量和分化能力。因此,Wnt信號轉導途徑在神經發(fā)生和突觸可塑性調節(jié)中的作用對于維持和保護神經元連接具有重要意義。研究表明,在帕金森病動物模型中,神經元凋亡與β-catenin 表達水平降低及 GSK-3β活性升高密切相關,實驗通過藥物干預可增加β-catenin 蛋白水平,激活 Wnt/β-catenin 信號傳導途徑,發(fā)揮抗帕金森病作用。
尹帥領等[44]研究報道,肉蓯蓉多糖能改善6-羥多巴胺所致帕金森病大鼠模型的臨床癥狀,上調大鼠黑質區(qū)域中Wnt1、β-catenin蛋白水平,下調p-GSK-3β的表達,揭示了肉蓯蓉多糖通過介導Wnt/β-catenin信號途徑發(fā)揮多巴胺神經保護作用的分子機制。Cao等[45]研究桑皮素干預帕金森病小鼠的分子機制,發(fā)現桑皮素可明顯改善帕金森病小鼠的行為障礙,減輕MPTP誘導的神經元丟失,抑制大腦中小膠質細胞活性;體外實驗發(fā)現,桑皮素可降低帕金森病模型中Wnt、β-catenin以及下游因子c-myc的水平,提示桑皮素是基于 Wnt/β-catenin 信號轉導通路介導帕金森病治療的。Wang等[46]研究報道姜黃素可通過激活Wnt/β-catenin信號通路減少帕金森病大鼠大腦中Wnt3a、β-catenin 蛋白表達量磷酸化水平以及c-myc和cyclinD1 磷酸化水平,說明姜黃素可基于Wnt/β-catenin途徑改善帕金森病大鼠的氧化應激反應。肖紹堅等[47]研究報道復方蓯蓉精水提液可改善帕金森病大鼠的活動障礙,同時利用PCR檢測大鼠黑質部位GSK-3β表達情況,結果證明復方蓯蓉精水提液抗帕金森病分子機制可能與介導Wnt信號轉導途徑有關。有研究報道,復方地黃方可通過調控GSK-3β信號通路介導下游凋亡因子,發(fā)揮抗帕金森病及異動癥的作用[48]。
綜上,中醫(yī)藥調控帕金森病相關信號通路可明顯改善帕金森病氧化應激、神經炎癥及多巴胺能神經元的凋亡,值得臨床采納推廣。中醫(yī)藥對帕金森病相關信號通路的調控及檢測指標見表1。
表1 中醫(yī)藥調控帕金森病的信號通路及檢測指標
綜上所述,中醫(yī)藥對于帕金森病的調控具有獨特價值,可針對該病發(fā)病過程中的多個信號轉導通路進行有效干預,涉及MAPKs、NF-κB、PI3K/Akt、Nrf2/ARE、Wnt/β-catenin等多個信號通路。目前,通過對以上信號轉導通路的研究,對于帕金森病的分子作用機制及相關治療靶點已經有了更加深入的認識。本文參考近年來國內外相關研究,對以上5條信號通路進行了總結,可為后續(xù)開展大規(guī)模的中醫(yī)藥研究提供一些參考。
帕金森病是老年人中最為常見的神經退行性疾病之一,該病發(fā)病機制復雜,涉及多種生理病理過程,病程較長,難以治愈。中藥有效成分、單味中藥、中藥復方具有多途徑、多環(huán)節(jié)、多靶點、毒副作用小等特點,對于帕金森病運動癥狀和非運動癥狀的控制以及延緩疾病進展具有獨特優(yōu)勢,已成為帕金森病研究領域的熱點[49]。
因此,深入研究中醫(yī)藥干預信號轉導途徑在帕金森病中的作用機制,研制出有效的抗帕金森病藥物是日后的研究重點。然而當前國內外在中醫(yī)藥抗帕金森病的研究中還存在一些問題:①總體研究數量比較少;②大規(guī)模、高質量的臨床研究不足,納入病例的樣本偏小,證據可靠性不足;③多數研究集中于中藥單體成分及衍生物上,對單味中藥和中藥復方研究較少;④中醫(yī)辨證論治、組藥配方的特色不足。未來需進一步結合中醫(yī)藥理論與帕金森病現代醫(yī)學研究并利用新的科研方法,借助生物信息學、網絡藥理學和高效液相等技術深入探究中藥復雜成分的作用機制,將中醫(yī)學與現代醫(yī)學相結合,完善中醫(yī)藥調控帕金森病信號通路的內在機制研究,為臨床干預提供更加充足的理論依據;將體內與體外聯合分析,從宏觀與微觀層面共同觀察中醫(yī)藥療效;將基礎與臨床研究相結合,探究中藥復方的內在配伍規(guī)律,闡明各通路之間的內在關聯,開展大樣本、多中心的臨床試驗,不斷推動中醫(yī)藥防治帕金森病研究的發(fā)展進步。