全 文 :中药对 Aβ清除作用的研究进展
李鹏1,黄福开3,杨春1,周辛1,刘玉峰1,严斌1,宋小萍1,刘亚丽2,原林1
(1南方医科大学 人体解剖学教研室,广东 广州 510515;
2南方医科大学 中医药学院,广东 广州 510515;3中国藏学研究中心 北京藏医院,北京 100029)
[摘要] β淀粉样蛋白(βamyloidpeptide,Aβ)在脑组织中聚集和沉积,启动了阿尔茨海默病(Alzheimer′sdisease,AD)的
病理过程。因此,促进Aβ清除,是防治阿尔茨海默病的重要靶点之一。研究证明一些中药复方及提取物能影响淀粉蛋白降
解酶的活性,血脑屏障的转运及小胶质细胞的吞噬,促进 Aβ清除,改善阿尔茨海默病动物模型的记忆和学习。该文综述了
Aβ与阿尔茨海默病关系,Aβ清除机制以及中药对Aβ清除作用。
[关键词] 中药;β淀粉样蛋白;清除
[收稿日期] 20130517
[基金项目] 国家重大财政专项(1981020421);广东省产业技术研
究与开发项目(2011B010500004)
[通信作者] 原林,教授,博士生导师,Tel:(020)61648637,Email:
yuanl@fimmucom;黄福开,教授,主任医师,硕士生导师,Tel:(010)
64932647,Email:huangfk58@163com
[作者简介] 李鹏,硕士研究生,Tel:(020)61648637,Email:liwan
peng2010@163com
阿尔茨海默病(Alzheimer′sdisease,AD)是中枢神经系
统一种退行性疾病。该病属祖国医学呆证、文痴、郁证、癫证
等范畴[1]。病人主要表现是渐进性记忆、学习及其他认知功
能的障碍。致病因素有多种,最为重要的是增龄和遗传因
素[23]。各种原因导致β淀粉样蛋白(βamyloidpeptide,Aβ)
产生和清除失衡,过多Aβ在脑组织中聚集和沉积,是阿尔茨
海默病发病的始动因素和中心环节[45]。因此,减少Aβ的产
生和促进Aβ的清除,是阿尔茨海默病防治研究的一个重要
方面[23]。中药实验从抑制 Aβ的产生到促进神经元损伤的
修复,都取得了一定的效果[1,5]。近年来,人们开始认识到脑
内Aβ清除减少与晚发性散在性阿尔茨海默病的发生密切相
关,Aβ的清除机制成为重要的研究领域[6]。本文就Aβ与阿
尔茨海默病的关系,脑内 Aβ清除机制以及中药促进 Aβ清
除作一综述。
1 Aβ与阿尔茨海默病
Aβ是由36~43个氨基酸组成的肽[7],由 β淀粉样前体
蛋白(amyloidprecursorprotein,APP)经 β,γ分泌酶水解而
成[8]。Aβ在脑中聚集和沉积,参与阿尔茨海默病的病理过
程。Aβ在脑组织沉积形成老年斑(senileplaque,SP)是阿尔
茨海默病特征性病理之一[34]。Aβ聚集后,具有神经毒性,
能和多种细胞表面分子结合,包括受体酪氨酸激酶EphB2和
晚期糖化终产物受体 RAGE,激活细胞内信号通路,可引起
氧化应急损伤,扰乱细胞内钙平衡,抑制海马 LTP,损坏线粒
体功能,破坏神经递质系统,诱导神经元 tau蛋白磷酸化,加
重兴奋性氨基酸的神经毒,诱导神经元凋亡,并可以激活胶
质细胞的方式产生炎症反应,参与AD的病理的形成[23]。
Aβ产生和清除的失衡,导致过多的 Aβ聚集和沉积,可
能是阿尔茨海默病的始动因素[7]。目前已发现 APP,PS1,
PS2等基因突变导致 Aβ产生增加,这是少数早发性家族性
阿尔茨海默病发病的根本原因[3]。而脑内Aβ清除减少与占
多数的晚发性散在性阿尔茨海默病的发生密切相关[6]。因
此,促进Aβ的清除,成为防治阿尔茨海默病的重要靶点。
2 Aβ的清除
在体内,Aβ主要通过以下几种途径降解清除[4,9],Aβ通
过酶降解;Aβ结合LRP和 ApoE形成复合体穿过血脑屏障,
在体循环中清除;激活小胶质细胞吞噬Aβ后降解。另外,近
年来有研究报道,在阿尔茨海默病和健康人群中发现了内源
性抗Aβ抗体,但是它们存在水平很低,在阿尔茨海默病人中
呈下降趋势[1011]。
21 淀粉蛋白降解酶(amyloiddegradingenzymes,ADEs)降
解Aβ 最先发现的淀粉蛋白降解酶是2个锌金属蛋白酶,
脑啡肽酶(neprilysin,NEP)和胰岛素降解酶(insulindegrading
enzyme,IDE)。目前这一类酶近20个,包括丝氨酸蛋白酶,
半胱氨酸蛋白酶,以及大量的锌金属蛋白酶[12]。大多数是
由神经元或神经胶质细胞产生,但也有一些在脑血管上分
泌,其活性的降低与脑淀粉样血管病(cerebralamyloidangi
opathy,CAA)的发生有关[13]。淀粉蛋白降解酶,最主要的有
脑啡肽酶及其同系物,胰岛素降解酶,内皮素转化酶,血管紧
张素转化酶,纤溶酶和基质金属蛋白酶等[4,6,14]。一些因素,
如年龄,遗传因素和疾病(如高血压和糖尿病)等,会降低淀
粉蛋白降解酶的活性,导致阿尔茨海默病的发生[13]。
研究发现,在AD动物模型中,上调这些酶活性,能有效
清除淀粉样斑块,并改善认知[12]。最近,通过表观遗传学研
究,操纵淀粉蛋白降解酶的基因,调节降解酶表达,为 Aβ的
清除开辟新的路径[14]。
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22 血脑屏障(thebloodbrainbarier,BBB)对 Aβ清除
Zlokovic[15]提出了神经血管假说,认为 Aβ跨血脑屏障转运
异常导致脑内 Aβ清除减少,Aβ聚集和沉积。Aβ的跨血脑
屏障转运主要通过低密度脂蛋白受体相关蛋白1(LRP1)及
晚期糖基化终产物受体(RAGE)完成[1617]。LRP1主要介导
脑内Aβ转运出脑,而RAGE主要参与Aβ转运入脑[6]。
LRP1和ApoE主要介导Aβ转运出脑。在Aβ跨血脑屏
障转运中,Aβ先与LRP1配体(ApoE,α2M)形成复合物后,
再与LRP1结合使 LRP1尾部磷酸化,并共同内陷形成内
体,经血脑屏障跨细胞转运入血或被溶酶体吞噬而降解[18]。
LRP1是主要介导 Aβ转运出脑和清除的细胞表面受体,血
浆中可溶性 LRP1(sLRP1)转运外周的 Aβ,脑血管内皮细
胞和壁细胞上的 LRP1介导 Aβ跨越血脑屏障转运出脑,
LRP1在肝脏内介导清除全身的Aβ[19]。载脂蛋白E(Apoli
poproteinE,ApoE)是LRP1介导Aβ转运出脑的主要配体,有
3种亚型,E2,E3和 E4,正常人群以 E3为主,转运 Aβ的是
ApoE2和ApoE3,但不是ApoE4[17]。ApoE4既不能转运清除
Aβ,又易与 Aβ结合,并加速 Aβ的聚集,ApoE4基因与晚发
性散在性阿尔茨海默病有关,是阿尔茨海默病发生的危险因
子[20]。
RAGE介导Aβ跨越血脑屏障入脑,并且伴随着血管内
皮细胞内反应性氧化物(reactiveoxygenspecies,ROS)的生成
和介导炎症反应的核转录因子κB(NFκB)的活化,导致细
胞因子产生增加,包括肿瘤坏死因子(TNFα),白细胞介素
(IL)1β和IL6,单核细胞趋化蛋白1(MCP1),以及一些白
细胞黏附分子表达的增加[17]。RAGE还介导单核细胞运载
Aβ跨越血脑屏障[17]。在阿尔茨海默病患者和 APP转基因
动物模型中,RAGE在血脑屏障上的表达显著上调,导致更
多的Aβ转运入脑和沉积,这又会刺激 RAGE表达增加,从
而形成恶性循环[21]。
LRP1,ApoE和RAGE可能是防治阿尔茨海默病的潜在
靶点[1819,22]。增加LRP1表达可以通过:生活方式变化(如饮
食,运动和环境),药物(如他汀类药物,天然药物提取物),
以及基因治疗[19]。开发新的治疗方法,抑制 ApoE4基因在
神经元中表达[2]。针对 RAGE的干预,包括 RAGE抑制剂,
拮抗剂,RAGE抗体,可溶性RAGE或RAGE信号抑制剂(如
透膜的抗氧化剂),可能是有前途的治疗[22]。
23 小胶质细胞(microglia,MG)对 Aβ吞噬 小胶质细胞
在阿尔茨海默病中发挥着双重作用。小胶质细胞可被Aβ激
活,一方面产生大量炎性因子和神经毒性介质,诱发炎性反
应,损伤神经元;另一方面,激活的小胶质细胞可以吞噬 Aβ,
从而保护神经元[23]。在阿尔茨海默病患者中,Aβ的持续刺
激会加速小胶质细胞衰老,导致小胶质细胞功能不良,吞噬
Aβ功能减弱[24]。在阿尔茨海默病的不同时期,小胶质细胞
发挥的作用是否相同,尚不清楚,但是有研究表明,在阿尔茨
海默病初期,小胶质细胞可以吞噬降解 Aβ,而在后期,小胶
质细胞受到损伤,吞噬作用显著降低[25]。体外实验支持小
胶质细胞对Aβ的吞噬作用,但是现有技术限制了对小胶质
细胞的认识和研究[26]。因此,如何有效的激活小胶质细胞,
提高其特异性吞噬Aβ的特性,而减少其产生炎性因子和神
经毒性介质,对阿尔茨海默病的防治具有重要意义。
3 中药对Aβ清除
研究发现,中药有效成分如人参皂苷、蛇床子素、红景天
素、黄皮酰胺等对阿尔茨海默病的病理环节起效[1],但中药
研究侧重于对Aβ代谢(主要是生成)及毒性的影响较多,而
较少研究中药促进Aβ的降解[5]。
31 中药调节淀粉蛋白降解酶活性降解Aβ 研究发现,一些
复方中药(如通络救脑、脑尔康)和中药提取物(如人参皂苷)能
上调淀粉蛋白降解酶的活性,降低淀粉样斑块,并能改善认知。
通络救脑,依据“毒损脑络”假说,选用泻火解毒的栀子
为君药,行瘀止血的三七为臣药,分离提取有效成分制成的
注射液,具有解毒通络功效[27]。主要成分为栀子苷、人参皂
苷及京尼平甙酸,每77g·L-1的通络救脑分别含有495,
102,173g·L-1等[2728]。刘元等[28]研究通络救脑对 AD
模型大鼠脑淀粉降解酶的影响,低剂量(3mL·kg-1)和高剂
量组(45mL·kg-1),分别给药 7,14,21d,结果用药后,大
鼠大脑皮层和海马的胰岛素降解酶和脑啡肽酶水平上调,淀
粉样蛋白斑块降低,学习和记忆改善。
脑尔康由人参、黄芪、生地黄、何首乌、枸杞子、益智仁、
川芎、丹参、葛根、石菖蒲及冰片等组成,具有益智健脑、补肾
生髓、活血化瘀、调养心神之功效[29]。方中人参、黄芪补气
安神,共为君药;益智仁、何首乌、熟地黄,健脾益气,补肾生
髓共为臣药;丹参、川芎,活血化瘀共为佐药;石菖蒲、冰片,
开窍醒神共为使药[30]。袁海峰等[29]研究脑尔康对 AD模型
大鼠海马Aβ142及脑啡肽酶表达的影响,3个剂量组(60,30,
15g·kg-1·d-1)给予脑尔康连续灌胃28d,用药后,与模型
组比较,脑尔康组大鼠学习记忆能力改善,海马内Aβ142的表
达下降,NEP的表达增加。
近几年,作为人参的主要活性成分的人参皂苷,具有神
经营养和神经保护作用,越来越受到人们的关注[3132]。刘乐
丽等[33]研究人参皂苷 Rg1对 Aβ2535诱导的 BT325细胞株脑
啡肽酶表达的影响。方法是在 BT325细胞常规培养 24h
后,实验组分别加入终浓度为5,10,20μmol·L-1的人参皂
苷Rg1,培养24h之后,加 Aβ2535(25μmol·L
-1)培养,又
过24h之后用 RTPCR观察细胞中脑啡肽基因表达的变
化。结果Aβ2535对脑啡肽 mRNA有明显的抑制作用,而人
参皂苷Rg1明显对抗这种抑制作用。
通络救脑中的三七和脑尔康中的人参都含有人参皂苷,
并且人参皂苷被证实有调节淀粉蛋白降解酶活性的作用,因
此有必要对其进行深入研究。
32 中药促进血脑屏障对Aβ清除 动物实验发现,一些治
疗脑病的复方中药(如益智汤、脑尔康)能通过调节LRP1和
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RAGE的表达清除Aβ,改善模型鼠的学习记忆能力。益智汤
为临床上治疗痴呆的经验方,由西洋参、枸杞子、淫羊藿、石
菖蒲、天麻、川芎组成,方中西洋参、枸杞、淫羊藿补气益阴
精,石菖蒲、天麻化痰熄风开窍醒神,川芎活血行气,引药
上行[34]。张忠等[35]研究益智汤对 APP695转基因小鼠行为
学及脑组织LRP1和RAGE表达的影响,以益智汤(10mL·
kg-1)灌胃3个月,结果给予益智汤治疗后,与模型组相比,
益智汤组小鼠脑组织中 LRP1的表达增强,RAGE的表达降
低。袁海峰等[36]研究脑尔康对AD模型大鼠海马内 LRP表
达的影响,3个剂量组(60,30,15g·kg-1·d-1)分别给予脑
尔康连续灌胃28d,结果经脑尔康干预后,与模型组比较,脑
尔康组大鼠学习记忆能力改善,海马内Aβ表达下降,而LRP
的表达上调。ApoE4作为迟发性散在性阿尔茨海默病的风
险因子,目前,还缺少中药复方及提取物对ApoE影响的研究
报告。从益智汤和脑尔康组成来看,方中都有活血化瘀的川
芎,开窍醒神的石菖蒲。现代药理证实活血化瘀类药物具有
抗炎、抗凝、扩张血管、改善血液流变性和微循环的作用,保
护血脑屏障,而芳香开窍药能改变血脑屏障的通透性[37]。
因此,有必要开展活血化瘀类和芳香类中药对血脑屏障清除
Aβ的影响的研究。
33 中药促进小胶质细胞对 Aβ吞噬 十全大补汤是被公
认具有免疫调节作用的方剂之一[38]。由党参、白术、茯苓、
黄芪、制甘草、熟地黄、当归、白芍、川芎、肉桂组成,具有温补
气血的功效[39]。方中党参、熟地黄补益气血,为君药;白术
补气健脾,当归养血和营,为臣药;茯苓健脾和中,白芍养血和
营,川芎活血行气,黄芪固卫益气,肉桂温通血脉,为佐药;制甘
草益气和中,为使药[40]。研究发现,十全大补汤具有免疫调节
作用,此作用以各类多糖为主,如:党参、白术、茯苓、黄芪、肉桂、
熟地黄、当归和甘草均含多糖,占全方药味的8/10[40]。
研究发现,十全大补汤能影响小胶质细胞的活化、增殖、
吞噬及分泌。刘华岩[41]研究十全大补汤对体外培养的小胶
质细胞作用,发现十全大补汤引起小胶质细胞呈现明显的活
化形态,促进其增殖,并增加小胶质细胞活化的表面标志物
CD11b的表达,促进其对纤维化Aβ142的吞噬,并且十全大补
汤在小胶质细胞由神经毒性向神经营养性的转归中起到平
衡作用。
十全大补汤还能促进股静脉移植的骨髓源性细胞向AD
鼠脑中迁移,分化为小胶质细胞,加强对 Aβ的吞噬。刘华
岩[38]探讨十全大补汤对 AD小鼠骨髓源性细胞(BMDC)向
脑内迁移及分化的影响,方法是将增强型绿色荧光蛋白
(GFP)转基因小鼠的骨髓细胞通过股静脉移植入实验小鼠
制作成嵌合鼠模型,并通过海马内注射纤维化 Aβ142(fAβ42)
建立AD模型,分为实验组(口服十全大补汤 2g·kg-1·
d-1)和对照组(给水组),4周后发现十全大补汤能够促进血
中CD11b阳性的单核巨噬细胞系统的增殖,明显增加距离病
灶区相对远的脑区的 BMDC数量,脑内 GFP细胞呈现小胶
质细胞(MG)表型,认为十全大补汤能促进 AD小鼠血单核
巨噬细胞增殖,引起 BMDC归巢,进而分化为 MG,加强了对
fAβ42的吞噬,同时在非病变脑区起免疫监督作用。
综上所述,各种原因导致机体对 Aβ清除减少,Aβ在脑
组织中过多的聚集和沉积,是引起迟发性散在性阿尔茨海默
病重要原因。中药复方及单味药的多靶点,既能减少 Aβ的
产生,又能促进Aβ的清除,从多方面阻断阿尔茨海默病的病
理发展。因此,从 Aβ清除入手,筛选有效的中药及有效成
分,将会为防治阿尔茨海默病提供更好的研究角度。
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LIPeng1,HUANGFukai3,YANGChun1,ZHOUXin1,LIUYufeng1,YANBin1,SONGXiaoping1,LIUYali2,YUANLin1
(1DepartmentofAnatomy,SouthernMedicalUniversity,Guangzhou510515,China;
2SchoolofTraditionalChineseMedicine,SouthernMedicalUniversity,Guangzhou510515,China;
3BeijingTibetanMedicalHospital,Beijing100029,China)
[Abstract] Aggregationandaccumulationofβamyloidpeptide(Aβ)inbraintissuescontributetothepathogenesisofAlzhei
mer′sdiseaseTherefore,thepromotionofAβclearanceisoneofthekeytargetsforpreventingandtreatmentAlzheimer′sdisease
StudiesprovedthatsometraditionalChinesemedicine(TCM)compoundsandextractscouldimpacttheactivityofdegradingenzymein
amyloidpeptide,thetransportofhematoencephalicbarierandthephagocytosisofmicroglialcels,promoteAβclearance,andim
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doi:10.4268/cjcmm20132305 [责任编辑 张宁宁]
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