黃婷蕓,黃南渠,保玉心,3

(1.遵義醫(yī)科大學(xué) 第一臨床學(xué)院,貴州 遵義 563099;2.遵義醫(yī)科大學(xué)第三附屬醫(yī)院 藥物臨床試驗(yàn)機(jī)構(gòu)辦公室,貴州 遵義 563000;3.遵義醫(yī)科大學(xué) 生命科學(xué)研究院,貴州 遵義 563099)

帕金森病(Parkinson’s disease,PD)是一種以黑質(zhì)致密部多巴胺能神經(jīng)元缺失為特征的進(jìn)行性神經(jīng)退行性疾病,主要表現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)受到嚴(yán)重?fù)p害［1],近年來該病患病率呈逐年上升趨勢(shì),據(jù)預(yù)測(cè),到2040年,全球帕金森病患者人數(shù)預(yù)計(jì)將超過1 200萬人［2]。PD正在成為與年齡相關(guān)的主要健康問題［3]。PD的病理特點(diǎn)為黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元的退化、紋狀體多巴胺減少和神經(jīng)元內(nèi)異常蛋白聚集體路易小體的形成,其主要包括α-突觸核蛋白、泛素、Parkin蛋白、PTEN誘導(dǎo)激酶1 (PTEN-induced putative kinase 1, PINK1) 和存活神經(jīng)元中的其他蛋白質(zhì)［4]。導(dǎo)致這一病理改變的確切病因仍不清楚,氧化應(yīng)激、線粒體功能障礙、異常蛋白聚集等均可能參與PD多巴胺能神經(jīng)元的變性死亡過程。盡管PD的確切機(jī)制尚不清楚,但氧化應(yīng)激和神經(jīng)炎癥是可能導(dǎo)致多巴胺能神經(jīng)元損傷的兩種主要致病機(jī)制［5]。所以,抗氧化療法逐漸成為近些年來帕金森病的重要研究方向,Keap1/Nrf2/ARE信號(hào)通路是抗氧化應(yīng)激的中樞防御機(jī)制,在PD的發(fā)生發(fā)展過程中起著關(guān)鍵作用。本文將以抗氧化應(yīng)激的角度探討Keap1/Nrf2通路在PD治療中的作用,以及天然植物抗氧化劑調(diào)節(jié)Nrf2通路治療PD的研究進(jìn)展,希望能為PD提供新的治療思路。

1 Keap1/Nrf2/ARE通路調(diào)控方式

Keap1/Nrf2/ARE途徑是氧化應(yīng)激的日常生物學(xué)反應(yīng)中心,它調(diào)節(jié)許多抗氧化基因的轉(zhuǎn)錄,保持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)。Nrf2作為調(diào)控氧化應(yīng)激的一種關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子,控制多種下游抗氧化和細(xì)胞防御基因［6],在誘導(dǎo)機(jī)體的抗氧化應(yīng)答中起著重要作用,如調(diào)節(jié)氧化還原、能量代謝、鐵代謝、自噬、蛋白酶體降解、DNA 修復(fù)和線粒體生理機(jī)能。Nrf2具有7個(gè)Nrf2-ECH同源結(jié)構(gòu)域 (Neh1-7) 的模塊化蛋白質(zhì),每個(gè)結(jié)構(gòu)域都實(shí)現(xiàn)不同的功能［7]。Nrf2屬于堿性亮氨酸拉鏈(bZIP)轉(zhuǎn)錄因子家族,并保留cap-n-collar (CNC)結(jié)構(gòu)。其N端的Neh2結(jié)構(gòu)域是抑制蛋白E3泛素連接酶復(fù)合物底物(cullin3 / ring-box1)接頭蛋白Keap1的結(jié)合位點(diǎn)。Keap1是Nrf2的負(fù)調(diào)節(jié)因子,分為5個(gè)不同的區(qū)域［8],它是Cullin3 (Cul3) 依賴性的 E3 泛素連接酶復(fù)合物的底物銜接蛋白,可與 Cul3 和 Rbx1 組裝成功能性 E3 泛素連接酶復(fù)合物 (Keap1-Cul3-E3),進(jìn)而對(duì) Nrf2 進(jìn)行調(diào)控［8]。Nrf2的活性受其細(xì)胞質(zhì)阻遏蛋白Keap1的嚴(yán)格控制,Keap1作為Cul3-dependent E3泛素連接酶復(fù)合物 (Cul3/Rbx1 E3泛素) 的底物,可促進(jìn)Nrf2的泛素化及其被蛋白酶體快速降解以維持Nrf2水平。在非應(yīng)激條件下,Nrf2的Neh2結(jié)構(gòu)域與Keap1的DGR區(qū)域結(jié)合,以錨定在細(xì)胞質(zhì)中,Keap1底物銜接蛋白Cul3通過26S蛋白介導(dǎo)Nrf2的泛素化和進(jìn)一步降解以維持Nrf2的基礎(chǔ)水平,保持在生理狀態(tài)下Nrf2的低轉(zhuǎn)錄活性。但在誘導(dǎo)條件下或暴露于不同的應(yīng)激源后,Nrf2與Keap1分離并易位到細(xì)胞核中,與小Maf(肌腱膜纖維肉瘤癌基因同源物)蛋白結(jié)合成異質(zhì)二聚體,識(shí)別并結(jié)合ARE序列［9],激活大量抗氧化反應(yīng)基因,調(diào)控Ⅱ相解毒酶、抗氧化酶和轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因的轉(zhuǎn)錄,從而發(fā)揮抗氧化損傷作用,促進(jìn)多種細(xì)胞保護(hù)蛋白的表達(dá)并恢復(fù)細(xì)胞穩(wěn)態(tài)。

2 帕金森病與氧化應(yīng)激

在PD的發(fā)病機(jī)制中,氧化應(yīng)激是導(dǎo)致多巴胺能神經(jīng)元變性的重要因素。氧化應(yīng)激被定義為自由基和反應(yīng)性代謝物或活性氧(reactive oxygen species,ROS)的產(chǎn)生與消除之間的不平衡。高反應(yīng)性ROS、RNS容易與生物分子相互作用,引發(fā)一系列反應(yīng),從而導(dǎo)致線粒體功能障礙,受損的DNA修復(fù)和細(xì)胞損傷最終導(dǎo)致神經(jīng)退行性疾病。在生物學(xué)背景下,ROS為氧的正常代謝副產(chǎn)物,并且在細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)和體內(nèi)平衡中有重要作用。當(dāng)機(jī)體處于氧化應(yīng)激時(shí),ROS水平會(huì)急劇增加,對(duì)機(jī)體細(xì)胞造成損害。但是,氧化應(yīng)激本身并不是病理性的,在細(xì)胞氧化還原不平衡情況下才導(dǎo)致ROS的大量積累而引起神經(jīng)元損傷。線粒體是ROS產(chǎn)生的關(guān)鍵位點(diǎn),也是ROS誘導(dǎo)損傷的靶點(diǎn),線粒體中電子轉(zhuǎn)運(yùn)鏈破壞導(dǎo)致ROS升高,引起線粒體功能損害,導(dǎo)致細(xì)胞受損［10-11]。當(dāng)ROS的產(chǎn)生和抗氧化防御之間的平衡失衡時(shí),會(huì)引發(fā)過多ROS的積累,從而發(fā)生氧化損傷,過量的活性氧會(huì)破壞大分子物質(zhì)結(jié)構(gòu)(如脂類、蛋白質(zhì)和核酸),導(dǎo)致其生理功能的缺陷,其中多巴胺能神經(jīng)元更容易受到氧化損傷,導(dǎo)致細(xì)胞變性和PD的發(fā)生發(fā)展［12]。在散發(fā)性和家族性PD中能觀察到黑質(zhì)氧化應(yīng)激升高［13-14],也因此表明黑質(zhì)致密部的氧化應(yīng)激是導(dǎo)致多巴胺能神經(jīng)元丟失的重要機(jī)制。另外,多巴胺(dopamine,DA)代謝也是氧化應(yīng)激的另一來源。正常情況下,多巴胺能神經(jīng)元中的DA被囊泡單胺轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2 (vesicular monoamine transporter 2,VMAT2)攝取并保留在突觸囊泡中,胞質(zhì)間過量的DA通過單胺氧化酶(monoamine oxidase,MAO)分解代謝為ROS或經(jīng)過自動(dòng)氧化產(chǎn)生多巴胺醌和半醌。DA通過MAO代謝產(chǎn)生過氧化氫,其后轉(zhuǎn)化為反應(yīng)性極強(qiáng)的羥基自由基,從而導(dǎo)致氧化應(yīng)激［15]。雖然到目前為止,PD的確切發(fā)病機(jī)制仍未完全弄清,但氧化應(yīng)激已被廣泛接受為觸發(fā)神經(jīng)細(xì)胞退化和參與大部分神經(jīng)退行性疾病的重要發(fā)病機(jī)制,抗氧化療法已成為治療PD的重要研究方向。

3 Keap1/Nrf2/ARE對(duì)多巴胺能神經(jīng)元氧化應(yīng)激的調(diào)節(jié)作用

Keap1/Nrf2/ARE通路活化已成為調(diào)節(jié)PD的希望靶點(diǎn)［16]。Nrf2能控制、調(diào)節(jié)和維持解毒酶和抗氧化反應(yīng)元件以及其他類型的保護(hù)元件的表達(dá),因此它的激活在對(duì)抗急性損傷、外源性效應(yīng)、炎癥和其他由氧化應(yīng)激促進(jìn)的刺激方面發(fā)揮了相當(dāng)大的作用。由Nrf2/ARE調(diào)節(jié)的基因列表包括超過250個(gè)基因,其編碼參與抗氧化防御和解毒的蛋白質(zhì)和酶［17],激活Keap1/Nrf2/ARE通路可以上調(diào)其下游靶蛋白的表達(dá),從而減輕細(xì)胞氧化應(yīng)激并使細(xì)胞恢復(fù)正常功能,常見的下游靶蛋白有γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶(γ-glutamylcysteine synthetase,γ-GCS)、谷氨酸半胱氨酸連接酶(glutamate cysteine ligase, GCL)及其亞基、NAD(P)H:醌氧化還原酶1(NAD(P)H:quinone oxidoreductase 1,NQO1)和血紅素加氧酶-1(heme oxygenase-1,HO-1)［18]。有研究表明,Nrf2基因敲除小鼠表現(xiàn)出協(xié)調(diào)基因調(diào)控程序的嚴(yán)重缺陷和對(duì)氧化損傷的極端易感性,這表明Nrf2在抗氧化防御中具有不可替代的作用,因此,刺激Keap1/Nrf2/ARE信號(hào)通路的激活以誘導(dǎo)其下游靶基因表達(dá)可以對(duì)抗PD中多巴胺能神經(jīng)元發(fā)生的氧化應(yīng)激(表1)。

表1 Keap1/Nrf2/ARE通路下游靶基因調(diào)控機(jī)制

3.1 Nrf2對(duì)γ-GCS的調(diào)控 γ-GCS是谷胱甘肽(glutathione,GSH)合成過程中的限速酶。增加γ-GCS的含量和活性可以促進(jìn)GSH的合成及增強(qiáng)組織細(xì)胞的抗氧化應(yīng)激能力。Waugh等［19]發(fā)現(xiàn)Nrf2與下游靶基因γ-GCS的正相關(guān)性表達(dá),即下調(diào)Nrf2活性也會(huì)使γ-GCS表達(dá)下調(diào),從而導(dǎo)致GSH水平降低使細(xì)胞易發(fā)生氧化損傷。Xiong等［20]通過薏仁酚類化合物(N1, N5-di-［(E)-p-coumaroyl]-spermidine,NDPS)誘導(dǎo)的HepG2肝癌細(xì)胞模型,觀察到隨著NDPS濃度的增加,Nrf2和γ-GCS在細(xì)胞核中的表達(dá)也隨之增加,這也證實(shí)了Nrf2與γ-GCS的密切關(guān)系。Shi等［21]也發(fā)現(xiàn)激活Keap1/Nrf2通路能上調(diào)γ-GCS表達(dá),減輕細(xì)胞的氧化損傷。綜上,可以表明γ-GCS是Nrf2調(diào)控的下游靶基因,且激活Keap1/Nrf2通路可以上調(diào)γ-GCS的表達(dá)從而保護(hù)細(xì)胞抗氧化損傷。

3.2 Nrf2對(duì)GCL的調(diào)控 GCL是由不同基因編輯的谷氨酸-半胱氨酸連接酶催化亞基(glutamate cysteine ligase catalytic subunit,GCLC)及其修飾亞基(glutamate cysteine ligase modifier subunit,GCLM)組成,是參與合成GSH的關(guān)鍵酶。細(xì)胞的氧化還原狀態(tài)能夠影響GCL的活性從而調(diào)控GSH的形成。GCLM是GSH生物合成中的限速酶,也是GCLC修飾亞基,其通過調(diào)節(jié)GCLC與谷氨酸(glutamate,Glu)親和性從而有效控制GSH在細(xì)胞內(nèi)的濃度。作為體內(nèi)重要的抗氧化劑和自由基清除劑,有研究報(bào)道GSH水平可能與GCL限速酶異常表達(dá)或活性變化相關(guān)。目前已有多種證據(jù)表明GCLM、GCLC的表達(dá)受到 Nrf2的調(diào)控并發(fā)揮了重要的抗氧化作用。Hou等［22]在PD模型中觀察到激活Nrf2/ARE途徑能上調(diào)下游基因GCLM、GCLC等以減輕氧化應(yīng)激反應(yīng)。Chen等［23]也證實(shí)了通過激活Nrf2誘導(dǎo)GCLM、GCLC表達(dá)以清除ROS保護(hù)細(xì)胞免受氧化損傷。此外,激活Nrf2對(duì)PD的調(diào)節(jié)的積極作用在研究中也有報(bào)道。Huang等［24]在PD小鼠模型中發(fā)現(xiàn)提高Nrf2活性可以抑制小鼠帕金森病。Huang等［25]在MPTP誘導(dǎo)的PD模型中也觀察到激活Nrf2能上調(diào)下游抗氧化蛋白GCLM、GCLC以抗氧化應(yīng)激,促進(jìn)多巴胺能神經(jīng)元的增殖及保護(hù)其免受抗氧化應(yīng)激損傷。因此,GCLM、GCLC作為Nrf2的下游靶基因,激活Nrf2通路在PD氧化損傷的修復(fù)發(fā)揮著重要作用。

3.3 Nrf2對(duì)NQO1的調(diào)控 NQO1是Ⅱ相解毒酶家族的一員,催化神經(jīng)毒性多巴胺-鄰醌的雙電子還原。NQO1對(duì)苯衍生的醌類進(jìn)行解毒,并生成抗氧化劑形式的泛醌和維生素E,它是一種具有廣泛細(xì)胞保護(hù)功能的Nrf2靶標(biāo)酶,因其具有強(qiáng)大的細(xì)胞保護(hù)作用,所以被許多學(xué)者稱為“多功能抗氧化劑”和“萬能的細(xì)胞保護(hù)劑”。許多研究顯示,NQO1為Nrf2的下游產(chǎn)物,Nrf2的激活可刺激NQO1的表達(dá)。Petrillo等［26]發(fā)現(xiàn),PD患者中的Nrf2表達(dá)上調(diào),且下游靶點(diǎn)NQO1、GCL和GR18水平也隨之升高,表明Nrf2和NQO1表達(dá)的正相關(guān)性。而Kaji等［27]用魚藤酮誘導(dǎo)的PD小鼠模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察也驗(yàn)證了這一觀點(diǎn)。另外,Huang等［28]在PD模型中觀察到活化Nrf2/NQO1信號(hào)通路可以減輕PD小鼠的神經(jīng)炎癥。這一發(fā)現(xiàn)在其他研究中也相繼得以證實(shí)。其中,Yang等［29]在MPTP誘導(dǎo)的細(xì)胞模型中觀察到激活Nrf2后NQO1基因的表達(dá)顯著上調(diào),從而抑制PD中多巴胺能神經(jīng)元的氧化損傷。Huang等［30]在MPTP誘導(dǎo)的PD小鼠大腦模型中發(fā)現(xiàn)其NQO1表達(dá)明顯減少,但可通過激活Nrf2通路逆轉(zhuǎn)這一現(xiàn)象。此外,Chen等［31]也證實(shí),在MPP+誘導(dǎo)的PD模型中上調(diào)Nrf2基因表達(dá),其下游靶基因NQO1和HO-1的表達(dá)也隨之上調(diào),從而清除自由基增強(qiáng)細(xì)胞對(duì)神經(jīng)毒性的抵抗。綜上所述,NQO1是Keap1/Nrf2/ARE信號(hào)通路產(chǎn)生的關(guān)鍵酶,激活Nrf2基因通過抗氧化應(yīng)激以能減輕多巴胺能神經(jīng)元的損傷,對(duì)PD的發(fā)生發(fā)展具有保護(hù)作用。

3.4 Nrf2對(duì)HO-1的調(diào)控 HO-1是一種由Nrf2調(diào)節(jié)的抗氧化酶,可將血紅素降解為一氧化碳、游離鐵和膽綠素［32]。膽綠素具有抗炎、抗氧化、抗凋亡和血管舒張功能。HO-1是Ⅱ期解毒酶之一,由其誘導(dǎo)的下游信號(hào)軸對(duì)多個(gè)器官的氧化應(yīng)激具有保護(hù)作用［33]。在ROS失調(diào)時(shí),HO-1可通過其抗氧化特性減輕ROS帶來的不良作用［34]。有研究報(bào)道在PD患者的血清中發(fā)現(xiàn)較高濃度HO-1［35],且Nrf2與HO-1、NQO1表達(dá)上調(diào)的一致性。Jazwa等［36]發(fā)現(xiàn)注射Nrf2激活劑蘿卜硫素可增加基底神經(jīng)節(jié)Nrf2蛋白水平,并導(dǎo)致HO-1、NAD(P)H和NQO1上調(diào)。此外,激活HO-1對(duì)神經(jīng)元具有保護(hù)作用。Kwon等［37]發(fā)現(xiàn)金絲桃苷通過激活Nrf2/HO-1轉(zhuǎn)錄信號(hào)通路抑制了6-羥基多巴胺(6-hydroxydopamine,6-OHDA)誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激引起的神經(jīng)細(xì)胞死亡,從而表現(xiàn)出顯著的神經(jīng)保護(hù)作用。此研究被ParK等［38]證實(shí),即在MPTP誘導(dǎo)的PD模型小鼠中觀察到,β-LAP(一種從重木樹中分離的天然萘醌化合物)可以增加上游Nrf2、p-AMPK及其下游HO-1的信號(hào)表達(dá),從而發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。此外,Inose等［39]在PD模型小鼠中發(fā)現(xiàn)Nrf2激活劑可以上調(diào)HO-1表達(dá)從而抑制PD模型小鼠的多巴胺能神經(jīng)元死亡。Selvakumar等［40]也發(fā)現(xiàn)利用CRISPR/Cas9編輯技術(shù)敲除GMF(一種炎癥調(diào)節(jié)劑)可抑制MPP+誘導(dǎo)的BV-2小膠質(zhì)細(xì)胞氧化應(yīng)激,促進(jìn)Nrf2核轉(zhuǎn)位從而增加HO-1的表達(dá)以防止小膠質(zhì)細(xì)胞激活導(dǎo)致的神經(jīng)炎性介質(zhì)過度活化和表達(dá),從而阻止多巴胺能神經(jīng)元的進(jìn)行性丟失。因此,多種研究表明,HO-1是Nrf2通路的下游靶蛋白產(chǎn)物之一,且激活Nrf2后對(duì)多巴胺能神經(jīng)元的保護(hù)發(fā)揮重要作用［41]。

4天然植物抗氧化劑用于治療PD

目前,臨床上關(guān)于治療PD的藥物以單胺氧化酶抑制劑、多巴胺受體激動(dòng)劑和多巴胺藥物常見。然而現(xiàn)有的治療方法,雖然在一定時(shí)期內(nèi)對(duì)運(yùn)動(dòng)癥狀的改善有效,但對(duì)神經(jīng)保護(hù)和疾病進(jìn)程的阻止或延緩并無作用,甚至還有加重精神類癥狀的風(fēng)險(xiǎn)［42]。故研究者們一直致力于尋找能夠改善PD且副作用較小的物質(zhì)。目前對(duì)于天然植物抗氧化劑有效成分與信號(hào)傳導(dǎo)通路的關(guān)聯(lián)性有較多研究。天然植物中主要的抗氧化成分包括植物多酚類、維生素類、植物多糖類及其他抗氧化活性成分。已有研究發(fā)現(xiàn)天然植物抗氧化劑能有效激活Nrf2/ARE通路并調(diào)控其下游靶蛋白以抗氧化應(yīng)激從而對(duì)神經(jīng)細(xì)胞發(fā)揮保護(hù)作用。植物化學(xué)物質(zhì)的來源、類型及調(diào)控方式(表2)。

表2 天然植物抗氧化劑有效成分對(duì)PD的影響

4.1 植物多酚類 植物多酚類包括植物單寧、黃酮類化合物、酚酸類化合物。鞣花酸是天然酚酸類化合物,存在于草莓、黑莓、樹莓、核桃和石榴中［43]。鞣花酸可激活Nrf2及下游靶蛋白［44],Xu等［45]觀察到鞣花酸可通過上調(diào)Nrf2/ARE通路及下游NQO1和HO-1來增強(qiáng)小鼠的抗氧化能力。Sarkaki等［46]通過口服50 mg/kg鞣花酸在6-OHDA(16 μg/2 μL)誘發(fā)的PD大鼠模型中觀察到鞣花酸的神經(jīng)保護(hù)作用。阿魏酸是一種源自蔬菜和水果的酚酸類化合物,Li等［47]發(fā)現(xiàn)阿魏酸可以通過活化Nrf2通路在PD小鼠的體內(nèi)外模型中發(fā)揮抗氧化作用,對(duì)PD的治療具有重要的轉(zhuǎn)化價(jià)值。鼠尾草酸也是酚酸類化合物,主要存在于食用植物鼠尾草和迷迭香中,有研究發(fā)現(xiàn)鼠尾草酸可以激活Nrf2/ARE通路保護(hù)神經(jīng)細(xì)胞免受氧化應(yīng)激及炎癥刺激［48]。丹參素是中藥丹參提取物中的活性成分,屬酚酸類化合物,Wang等［49]發(fā)現(xiàn)丹參素通過激活Nrf2下游的HO-1、GCLC和GCLM蛋白的表達(dá),對(duì)魚藤酮誘導(dǎo)的PD小鼠具有神經(jīng)保護(hù)作用。另外,槲皮素［50-52]、淫羊藿苷［53]、松屬素［51, 54]、異甘草素［51, 55]、橙皮素［56]、巴西木素［57]、楊梅素［58]和高良姜素［59]均為黃酮類化合物,有報(bào)道它們?cè)隗w內(nèi)和(或)體外實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭心芗せ頝rf2/ARE信號(hào)通路以調(diào)控其下游靶蛋白從而發(fā)揮抗氧化應(yīng)激及神經(jīng)保護(hù)作用。

4.2 維生素類 維生素及其衍生物是人體重要的抗氧化物質(zhì),它們?cè)谔囟ㄇ闆r下也可成為促氧化劑。有報(bào)道這類物質(zhì)能活化Nrf2/ARE通路改善細(xì)胞氧化應(yīng)激。常見的維生素類抗氧化劑有維生素C、維生素E、類胡蘿卜素及其衍生物。維生素C是維持人體正常生理功能必需的水溶性維生素,主要來源于蔬菜和水果,如酸棗、山楂、柑桔、草莓、西紅柿、彌猴桃、青辣椒等。有報(bào)道維生素C可以激活Keap1/Nrf2/ARE信號(hào)通路發(fā)揮抗氧化損傷作用［60]。Zhang等［61]發(fā)現(xiàn)高劑量維生素C能減輕海馬組織病理學(xué)變化,減少神經(jīng)炎癥,抑制腦組織中的氧化應(yīng)激,并上調(diào)Nrf2和HO-1的表達(dá)。目前針對(duì)維生素C對(duì)神經(jīng)細(xì)胞抗氧化損傷機(jī)制研究多以阿爾茲海默癥(Alzheimer’s disease,AD)展開,而在PD模型中的關(guān)聯(lián)性如何,還有待進(jìn)一步研究。維生素E是脂溶性維生素,Fang等［62]在體內(nèi)研究中觀察到維生素E能通過激活Nrf2/HO-1減輕細(xì)胞氧化損傷。類胡蘿卜素是在大多數(shù)水果和蔬菜、植物、藻類和光合細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)的天然存在的色素,人類不能自身合成,須通過食物或補(bǔ)充劑攝取它們。許多研究表明類胡蘿卜素具有抗氧化作用,如番茄紅素［63]、巖藻黃素［64]、葉黃素［65]、β-胡蘿卜素［66]已在體內(nèi)和(或)體外研究中證實(shí)可以上調(diào)Nrf2及其下游靶蛋白減輕細(xì)胞氧化損傷,具有神經(jīng)保護(hù)作用,未來可以作為防治神經(jīng)退行性疾病的切入點(diǎn)。尿酸屬于天然植物抗氧化劑有效成分中的維生素類衍生物,是膳食嘌呤的終產(chǎn)物,也是人體血漿中的主要水溶性低分子抗氧化劑。尿酸可通過激活Nrf2來保護(hù)多巴胺能神經(jīng)元免受氧化應(yīng)激的損傷［67]。Lin等［68]觀察到尿酸可以激活Nrf2抗氧化通路。Huang等［69]在MPTP誘導(dǎo)的PD小鼠模型中也發(fā)現(xiàn),向小鼠腹腔注射250 mg/kg尿酸,PD小鼠的行為表現(xiàn)和認(rèn)知能力發(fā)生改善,并上調(diào)了Nrf2、GCLC、HO-1和NQO1蛋白表達(dá),同時(shí)也增加了黑質(zhì)中TH陽性多巴胺能神經(jīng)元,對(duì)PD小鼠多巴胺能神經(jīng)元具有神經(jīng)保護(hù)作用。

4.3 植物多糖類 植物多糖是由十種或更多種單糖通過糖苷鍵聚合而組成的化合物,研究發(fā)現(xiàn),許多植物中的多糖具有顯著的抗氧化特性,主要通過內(nèi)源性抗氧化應(yīng)激Nrf2/ARE途徑來調(diào)控下游抗氧化酶的表達(dá),在調(diào)節(jié)人體生理功能方面發(fā)揮著重要作用。黑果腺肋花楸是一種具有多種生物活性的天然藥用植物,其果實(shí)常用于食物和藥品,黑果腺肋花楸多糖是黑果腺肋花楸果實(shí)的主要成分。Zhao等［70]在衰老小鼠體內(nèi)研究中發(fā)現(xiàn),黑果腺肋花楸多糖可以通過活化Nrf2并上調(diào)HO-1的表達(dá)減輕衰老腦組織炎癥和氧化應(yīng)激損傷,對(duì)神經(jīng)退行性疾病的改善及治療提供可能。霍山石斛是一種珍稀中藥材,多糖是霍山石斛中最主要的活性成分之一,具有抗氧化功能。有研究報(bào)道,霍山石斛多糖可顯著上調(diào)Nrf2 mRNA和蛋白的表達(dá),促進(jìn)Nrf2蛋白的核轉(zhuǎn)位,上調(diào)NQO1 mRNA的表達(dá)［71]。黃芪多糖是黃芪的主要活性成分之一,不僅具有免疫增強(qiáng)、抗腫瘤、抗炎等藥理活性,還能有效治療和改善多種神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)疾病及神經(jīng)損傷癥狀,具有良好的神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)和神經(jīng)功能增強(qiáng)作用。Qin等［72]通過構(gòu)建AD小鼠模型,驗(yàn)證了黃芪多糖可以活化Nrf2通路的可行性。隨后Sha等［73]在體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)中觀察到黃芪多糖可以通過增強(qiáng)Nrf2/HO-1信號(hào)通路發(fā)揮抗炎活性和調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞極化的作用。對(duì)于黃芪多糖能否激活Nrf2及下游靶蛋白以改善PD的生理功能,還需要更多數(shù)據(jù)支持。目前植物多糖類與PD的關(guān)聯(lián)性證據(jù)仍較少,未來還需要學(xué)者們進(jìn)行更加深入的研究。

4.4 其他抗氧化活性成分 植物中的酶、肽等蛋白質(zhì)化合物及生物堿、皂苷、萜類、酯類等生物活性成分也具有抗氧化能力。人參皂苷Rb1屬于固醇類化合物,它是人參的主要成分,在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中具有廣泛的神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)和神經(jīng)保護(hù)作用。Li等［74]觀察到人參皂苷Rb1在脂多糖(lipopolysaccharides,LPS)誘導(dǎo)的神經(jīng)毒性大鼠模型中能減輕多巴胺能神經(jīng)元損傷。而Peng等［75]做了更深入的研究,他們?cè)诩?xì)胞實(shí)驗(yàn)中觀察到抗氧化蛋白Nrf2、NQO1和HO-1的表達(dá)明顯下調(diào),并增加了細(xì)胞質(zhì)中Keap1的表達(dá),然而用人參皂苷Rb1可逆轉(zhuǎn)此現(xiàn)象。由此證明人參皂苷Rb1能夠通過激活Keap1/Nrf2/ARE通路保護(hù)神經(jīng)細(xì)胞抗氧化損傷。丹參是一種常見的中藥,丹參酮ⅡA是其主要生物活性物質(zhì),為二萜醌類化合物,有研究其有抗氧化、抗炎和抗腫瘤作用。Zhang等［76]發(fā)現(xiàn)在6-OHDA誘導(dǎo)的PD模型中,丹參酮ⅡA可以促進(jìn)Nrf2在細(xì)胞核內(nèi)積累,并與ARE序列結(jié)合,激活A(yù)RE調(diào)控的基因表達(dá)(HO-1、NQO1、GCLC、GCLM),保護(hù)多巴胺能神經(jīng)元對(duì)抗6-OHDA誘導(dǎo)的神經(jīng)毒性。β-石竹烯是雙環(huán)倍半萜內(nèi)酯化合物,其通常存在于許多藥用、觀賞和食用植物的精油中。有報(bào)道β-石竹烯對(duì)LPS觸發(fā)的神經(jīng)毒性保護(hù)作用與Nrf2/HO-1通路相關(guān)聯(lián)［77]。另外,Xu等［78]發(fā)現(xiàn)藍(lán)萼乙素(從香茶菜中分離得到的一種二萜化合物)能激活Nrf2/HO-1通路減輕PD大鼠的運(yùn)動(dòng)障礙和感覺障礙。小檗堿［79]、青藤堿［80]均為生物堿,是具有神經(jīng)保護(hù)作用的天然化合物,有研究發(fā)現(xiàn)兩者能通過活化Nrf2/ARE抗氧化信號(hào)通路發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)細(xì)胞作用。蘿卜硫素是十字花科蔬菜中常見的異硫氰酸酯之一,目前在許多疾病模型中用于抗炎的廣泛研究,Tufekci等［81]發(fā)現(xiàn)蘿卜硫素的細(xì)胞保護(hù)作用主要與活化Nrf2抗氧化通路相關(guān),其抗氧化機(jī)制能否改善PD還仍在研究之中。

5 展望

目前PD發(fā)病機(jī)制尚不完全清楚,且無根治方法,抗氧化療法已成為治療該病有潛力的研究方向。Keap1/Nrf2/ARE通路是參與保護(hù)細(xì)胞抗氧化損傷的主要信號(hào)通路,在細(xì)胞及線粒體功能中發(fā)揮重要作用。有效激活Nrf2通路,可以上調(diào)其下游靶蛋白γ-GCS、GCL、NQO1及HO-1的表達(dá),對(duì)多巴胺神經(jīng)元發(fā)揮保護(hù)作用,從而達(dá)到治療PD的效果。另外天然植物抗氧化劑能否激活Nrf2途徑以保護(hù)多巴胺能神經(jīng)元抗氧化損傷尚在研究之中,研究者們希望能發(fā)現(xiàn)更多靶點(diǎn),結(jié)合Keap1/Nrf2抗氧化應(yīng)激機(jī)制,找到預(yù)防及治療PD的最佳有效策略。