白藜蘆醇多靶點治療阿茲海默病的研究進展

王丹鵬

成都中醫藥大學附屬醫院，四川 成都 610075

阿茲海默病(AD)是一種進行性以認知功能障礙和行為損害為特征的中樞神經系統退行性疾病。AD是最常見的癡呆，占老年期癡呆的50%～70%，其發病的危險因素有低教育程度、膳食因素、吸煙、女性雌激素水平下降、高血糖、高膽固醇、高同型半胱氨酸和血管因素[1]。根據其危險因素及發病機制，科研工作者們在同型半胱氨酸、雷帕霉素、丹參酮、膽堿酯酶受體(AchE)、N-甲基-D-天冬氨酸受體(NMDA)、葡萄糖轉運蛋白1(GLP-1)等方向取得相關重要成果。近年來抗AD相關藥物研發相繼失敗，包括羅氏終止的CREAD1(2)研究，值得讓人思考針對主流的“β淀粉樣蛋白級聯學說”及“tau蛋白超磷酸化學說”的治療方向是否完美，一次學術會議[2]提出多方面全靶點治療可能是未來AD治療的新方向，失敗的臨床Ⅲ期抗AD藥組合可能有較好綜合治療效果。白藜蘆醇及衍生物不僅自身有一定研究價值，與其他治療途徑結合將更有助于AD治療的探索。

白藜蘆醇是一種天然多酚化合物，其主要成分是二苯乙烯，于1998年首次從藜蘆中分離出來。白藜蘆醇生物作用[3]主要包括抗腫瘤作用、抗炎作用、神經保護作用、心血管保護作用、植物雌激素作用和對骨鈣的影響等。據報道[4]其能夠破壞β淀粉樣蛋白前體(APP)，減少斑塊形成，增加腦源性神經營養因子(BDNP)增強記憶，通過多種途徑達到抗炎、抗氧化的功效，然而其化學穩定性有限，水溶性差。因此，研究將圍繞其功效相同更易利用的類似物展開，多靶點藥物也備受關注[5]，將乙酰膽堿酯酶抑制劑他克林結構特征與白藜蘆醇結構特征相結合，其在AD細胞模型中有抗炎和免疫調節效應，但明顯具有肝毒性，這種雜合多靶點藥物的研發既具有可開闊性也有其限制。

1 白藜蘆醇在CNS中抗氧化性

1．1減少活性氧(ROS)的生成ROS是由活化的小膠質細胞釋放的主要的神經毒性因子，其包括超氧自由基(O2-)、氫氧根自由基(-OH)和過氧化氫(H2O2)[6]，過量會導致脂質過氧化，使神經元受到氧化應激導致線粒體受損，鈣離子通透性增加，Aβ生成增加，由此Aβ與ROS的惡性循環加重了AD。YANG等[7]用不同濃度白藜蘆醇處理含有Aβ1-42的PC12細胞，核因子紅系2相關因子(Nrf)與抗氧化反應原件(ARE)結合能調節一組抗氧化/解毒基因的表達，這些基因協同作用通過連續酶促反應消除ROS。而白藜蘆醇能以濃度和時間依賴方式抵消Aβ1-42對小鼠嗜鉻細胞瘤細胞系PC12細胞的影響，通過降低谷胱甘肽和超氧化物歧酶的表達直接消除自由基作用，顯著提高P13K、Nrf2的表達。HO-1催化血紅素產生的膽綠素、游離亞鐵離子、一氧化碳對存在細胞毒性的細胞有保護作用，而白藜蘆醇能提高HO-1水平抵抗AD的氧化應激反應。

1．2減少金屬酶螯合AD大腦中過渡金屬代謝存在異常，淀粉樣β蛋白易受突出區域的異常金屬離子相互作用的影響而聚集并產生毒性，AD大腦中銅離子、亞鐵離子等金屬離子能與Aβ結合，促進Aβ的聚集并產生活性氧[8]。YANG等[9]設計合成吡哆醇-白藜蘆醇雜合曼尼希堿衍生物，經實驗其所有化合物顯示出良好的抗氧化和異常金屬離子螯合性能。這種方法可以有效減少Aβ受金屬離子異常干擾及Aβ與金屬離子的螯合。YANG等[10]則設計合成硒納米粒子表面改性的白藜蘆醇(RES@SeNPs)，通過PC12小鼠細胞實驗證明能有效阻止銅離子與Aβ42單體的結合，通過抑制金屬離子誘導的Aβ42聚集從而清除ROS。

1．3抑制Aβ的生成和聚集Aβ在AD中占主導作用，能組裝成不同形式包括單體、寡聚集體和不溶性斑塊，寡聚集體誘導膠質細胞活化具有顯著毒性作用。由于APP突變或β-分解酶的減少導致Aβ堆積會引發一系列氧化應激、tau蛋白磷酸化、炎癥反應及神經突觸變性脫失等病理改變[11]。SEINO等[12]用白藜蘆醇二聚體Gnetin C處理SH-SY5Y人神經母細胞瘤能顯著降低其Aβ42，并提高細胞活性，持久下調β-分泌酶1(BACE1)，促進Aβ分泌酶MMP-14的合成。林茂等[13]用白藜蘆醇對AD模型小鼠進行干預實驗發現，小鼠腦皮質Aβ40和Aβ42顯著減少，證明白藜蘆醇可直接通過減少Aβ40和Aβ42的表達起到對小鼠認知功能改善作用。

1．4減少tau蛋白的產生成對螺旋絲是磷酸化tau蛋白的病理特征，正常磷酸化狀態下與微管結合并穩定微管，但過度磷酸化tau蛋白會從微管中解離螯合其他tau蛋白從而使微管解聚從而打破細胞骨架穩定。YU等[14]用白藜蘆醇治療JNPL3 P301L突變型人tau過度表達小鼠的tau病發現，白藜蘆醇傾向于增加高磷酸化tau蛋白，減少纏結中的高磷酸化tau蛋白，阻斷或逆轉過度磷酸化tau蛋白的后期聚集。SCHWEIGER等[15]用白藜蘆醇對小鼠初級皮質神經元進行孵育經過一系列處理，AD特異性磷酸化位點脫磷酸化Tau的最重要磷酸酶是蛋白磷酸酶2A(PP2A)，結果顯示，多酚白藜蘆醇顯著誘導PP2A活性，減少PP2A依賴性表位的Tau磷酸化，證明白藜蘆醇在AD的預防和治療中有很好的作用。

1．5減少線粒體的損害線粒體在神經元中維持突觸功能和誘導自噬方面起重要作用。在AD中[16]，Aβ、tau蛋白可插入線粒體干擾其正常功能，生成活性氧，引起相關動力學損傷，基因表達障礙，能量供應受損，DNA破壞等最終誘導線粒體凋亡，因而線粒體靶向抗氧化治療尤為關鍵。WANG等[17]用白藜蘆醇治療Aβ1-42處理分化的大鼠PC12細胞能減輕Aβ42誘導的細胞凋亡，顯著增強了有絲分裂吞噬作用，減輕了線粒體損傷，然而所有保護作用被自噬/有絲分裂抑制劑3-MA阻斷，表明線粒體通過降低氧化狀態參與白藜蘆醇的神經保護作用。MADREITER-SOKOLOWSKI等[18]展開對白藜蘆醇的劑量研究得出白藜蘆醇的線粒體效應顯示出非常嚴格和顯著的濃度依賴性，低濃度下白藜蘆醇(<50 μm)促進細胞抗氧化防御機制，激活AMP激活蛋白激酶(AMPK)和SIRT1連接的途徑，并增強線粒體網絡的形成。這些機制在體外和體內都有助于白藜蘆醇對毒素和疾病相關損傷的細胞保護作用。

2 白藜蘆醇在CNS中抗炎作用

2．1降低血腦屏障(BBB)通透性血腦屏障在毛細血管與神經膠質細胞間具有重要作用，可防止有害大分子物質穿過，在AD中Aβ斑誘導炎性反應，產生大量白細胞介素(IL-1β)，IL-6、腫瘤壞死因子(TNF-α)等炎性介質穿過屏障導致神經突觸受損脫失，因而降低BBB通透性，減少炎癥滲入。SWADA等[19]對輕度至中度AD患者進行了白藜蘆醇的分散、雙盲、安慰劑對照的II期試驗研究發現，白藜蘆醇能通過降低基質金屬蛋白酶9(MMP-9)降低CNS通透性，而MMP-9調節血腦屏障通過釋放細胞因子和自由基滲透切割血管基膜與神經血管床連接，表明白藜蘆醇可限制白細胞和其他神經介質滲入大腦。MAUSSA等[20]用SIRT1激活劑白藜蘆醇治療輕中度阿爾茨海默病52周發現其能顯著增加MMP10，降低IL-12P40、IL-12P70和調解活化正常T細胞表達和分泌的趨化因子(RANTES)，卻并未改變tau蛋白水平，但通過降低金屬蛋白酶9維持BBB的完整性，并誘導適應性免疫反應，從而提高了大腦對淀粉樣蛋白的彈性沉積。

2．2激活SIRT1酶沉默信息調節因子(SIRTs)是一組NAD+依賴性酶，控制各種炎癥衰老的生物過程，SIRT1能夠保護神經細胞，而SIRT2則促進神經纖維的退化。據前人總結SIRT1[21]是白藜蘆醇治療AD的一個重要靶點，間接通過TyRS-PARP1-SIRT1通路引起自噬進而減弱Aβ25-35引起的神經毒性，并可通過這個通路誘導自噬信號通路保護神經系統及改善認知功能。DENG等[22]為確定自噬在白藜蘆醇抗PC12細胞神經毒性作用，分別用自噬抑制劑、SIRT1抑制劑、高度特異性煙酰胺磷酸核糖轉移酶抑制劑處理，結果顯示，單次治療白藜蘆醇增加了PC12細胞中SIRT1的表達，這是劑量依賴性的，白藜蘆醇誘導的自噬在PC12細胞中是SIRT1依賴性的，白藜蘆醇在用Ab25-35或不用Ab25-35處理的PC12細胞中以劑量依賴性方式顯著上調DNA修復酶PARP1表達，PARP1是白藜蘆醇激活SIRT1所必需的。目前白藜蘆醇與SIRT1過度表達和神經保護的機制尚不清楚[23]，但這種表達可能在激活的小膠質細胞對ROS、NF-κB信號的神經元保護中發揮重要作用，防止Aβ毒性，并有助于改善學習和記憶功能。白藜蘆醇還可以通過SIRT1過表達抑制人體抑癌基因p53和FOXO的凋亡活性，并在AD中提供神經元保護。

2．3抑制膠質細胞炎癥神經炎癥在AD各階段都有突出病理表現，其中星形膠質細胞和小膠質細胞被聚集的Aβ斑塊激活產生補體因子造成突觸損傷起重要作用。ZHAO等[24]用白藜蘆醇培養小鼠星形膠質細胞，將Aβ1-42溶液制成最終濃度為5、10、20和40 μm，持續24 h。分別通過CCK-8實驗和ELISA測量增殖和炎癥因子水平，結果白藜蘆醇治療細胞中炎癥因子下降，抗炎因子增加，表明了白藜蘆醇對炎癥反應的抑制作用，以及對炎癥和抗炎之間平衡的調節作用，這是由活化的膠質細胞誘導的。Aβ1-42在N9小膠質細胞中誘導的炎癥是由NF-κB信號通路傳導，NF-ΚB抑制劑(PDTC)可抑制NF-κB表達。GIRBOVAN等[25]用21 d白藜蘆醇預處理的五組小鼠缺血實驗發現以兩種不同的劑量白藜蘆醇預處理，可以防止缺血誘導海馬CA1區中星形膠質細胞GLT-1的耗竭，顯著減輕了大腦區域缺血誘導的CD11b/c-和GFAP-ir。CA1區中GLT-1表達和神經元密度之間的強正相關進一步支持這些變化可能有助于白藜蘆醇的神經保護作用。CIANCIULLI等[26]用預處理白藜蘆醇培養LPS誘導的小膠質細胞，結果顯示，LPS刺激的小膠質細胞中，白藜蘆醇預處理以劑量依賴的方式減少了促炎細胞因子IL-1β、TNF-α和IL-6 mRNA的表達，并增加了抗炎白細胞介素(IL-1β)的釋放。此外，白藜蘆醇預處理上調了JAK1和STAT3的磷酸化形式，以及LPS活化細胞中細胞因子信號傳導(SOCS)3蛋白表達的抑制，表明JAK-STAT信號傳導途徑參與白藜蘆醇發揮的抗炎作用。

2．4阻斷NF-κB信號通路NF-κB信號是可由LPS誘導的巨噬細胞內激活的重要炎癥反應通路，近年來發現白藜蘆醇通過抑制NF-κB信號通路發揮抗炎作用具有重要意義。王宇等[27]向小鼠側腦室注射Aβ建立AD模型，白藜蘆醇灌胃進行水迷宮試驗，結果小鼠找到平臺的潛伏期(P<0.01)和穿越平臺的次數(P<0.01)與假手術組小鼠相比明顯延長，提示Aβ造成小鼠學習記憶能力障礙。白藜蘆醇抑制海馬TNF-α和IL-1β的產生，抑制NF-κB信號通路而抑制腦內炎癥反應。MA等[28]用小鼠巨噬細胞株RAW264.7分別用LPS和四種不同微米的白藜蘆醇處理觀察不同濃度對細胞活力的影響，發現白藜蘆醇以劑量依賴的方式抑制了IL-6和NO的細胞外釋放和NF-κB p65從胞質向細胞核的轉運，揭示白藜蘆醇通過減弱STAT1和STAT3信號通路的激活，對HMGB1從細胞核向細胞質的轉運以及隨后IL-6的產生產生產生影響。通過抑制NF-κB和STAT信號通路，減少LPS誘導的IL-6和NO的產生以及HMGB1從細胞核向細胞質的轉運。

3 白藜蘆醇衍生物及與其他治療途徑聯合的進展

盡管白藜蘆醇具有顯著抗氧化抗炎作用，生物利用度低，水溶性差，雖然是安全的，但惡心腹瀉的不良反應比較明顯，因此圍繞白藜蘆醇衍生物及其聯合治療很有必要。WANG等[29]將骨髓間充質干細胞(MSCs)經尾靜脈途徑移入小鼠海馬，并給予口服白藜蘆醇灌胃，研究發現，靜脈注射后臍帶間充質干細胞hUC-MSCs在海馬體的分布很差。然而，白藜蘆醇促進了AD小鼠海馬中hUC-MSCs的存活和植入。與白藜蘆醇結合，hUC-MSCs對AD的病理環境更有抵抗力，且在大腦中維持時間更長，白藜蘆醇增強了huC-MSCs的生存力和增殖能力，減少了其衰老和凋亡。XU等[30]評價已合成的去鐵酮-白藜蘆醇衍生物，約50%的化合物顯示出比白藜蘆醇更好的抑制Aβ1-42自誘導聚集能力。CHENG等[31]評估白藜蘆醇-麥芽粉混合物作為AD的多靶點藥物顯示這些化合物具有三重功能，即抑制自身誘導的Aβ1-42聚集、抗氧化和金屬螯合活性。圍繞白藜蘆醇的衍生物的研究具有開發抗AD多靶點的潛力，同時白藜蘆醇可聯合其他治療途徑有協同效應，甚至可能增強臨床Ⅲ期失敗藥物的價值。

4 總結

白藜蘆醇作為天然的化合物具有更容易開發研究的特性，其大量存在于葡萄、花生等植物中，流行病學也顯示AD的發生與這些植物膳食有很大聯系。在現有的靶點治療中，針對Aβ、tau蛋白的研究進展陷入僵局，而SIRT1具有較大的發展空間，其誘導的途徑可對NF-κB致炎通路、自由基的產生、線粒體的損害等多方面產生作用。近年關于SIRT1的研究還深入到腎臟、心血管、免疫調節等領域，白藜蘆醇激活SIRT1產生對全身系統抗炎反應有助于抗AD的治療，此外，其他的降低BBB通透性，減少金屬蛋白酶合成等途徑具有可見的發展方向，可起到輔助治療作用。

雖然白藜蘆醇在抗AD的靶點治療上取得顯著成果，但臨床試驗甚少，沒有證據表明白藜蘆醇對治療人類疾病有好處。由于人類和動物多酚的代謝存在差異，同時動物實驗多是由基因突變或蛋白誘導短暫形成Aβ斑或類似AD模型，而人類的AD病變來自于長期的病理過程且不存在基因突變[32-41]。因此，白藜蘆醇的抗AD研究需要更多的動物模型證據以及大范圍長期臨床試驗。