中藥調節細胞自噬干預阿爾茨海默病作用機制的研究進展

馬洪月 樸鐘源 宋 琳 楚 魏 鄭遠武

1.黑龍江中醫藥大學基礎醫學院，黑龍江哈爾濱 150040；2.廣東省惠州市第三人民醫院 廣州醫科大學附屬惠州醫院神經內科二區，廣東惠州 516002；3.惠州學院生命科學學院，廣東惠州 516007

阿爾茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）是一種隨年齡增長患病率上升的中樞神經系統變性疾病，由于世界人口老齡化，本病成為全球范圍內導致癡呆的最普遍類型，在癡呆病例中的占比為60%～80%[1]。2019 年全球有5 千萬人患癡呆，預計2050 年全球將有1.52 億人罹患癡呆[2]；到2020 年，65 歲及以上癡呆患者的治療費用合計為3 050 億美元[3]。AD 臨床癥狀是記憶、視覺空間和復雜認知能力（如語言和推理等）逐漸喪失，最終導致完全不能進行任何類型的日常活動。組織學上，AD 以由β 淀粉樣蛋白組成的細胞外淀粉樣斑塊、由高磷酸化Tau 蛋白組成的細胞內神經原纖維纏結、神經元丟失和膠質增生為特征。目前尚無逆轉病程進展的藥物。在近幾年越來越多研究人員通過調控細胞自噬防治AD 的研究表明中藥具有多元化功效，本文匯集了中藥調控自噬防治AD 的最新研究進展。

1 自噬和AD

自噬是一個嚴密協調的過程，在自噬的情況下，細胞內廢物被稱為吞噬體的雙膜囊泡包裹，并通過與溶酶體融合降解[4]。自噬的清除功能在神經元中尤為重要[5]。PI3K/AKT/mTOR 信號通路目前在自噬相關信號通路中研究最多。自噬體的形成涉及幾個步驟，包括誘導自噬、成核和形成自噬膜（即吞噬體），以及膜擴張形成雙膜囊泡（即自噬體）[6-8]。在AD 的進展過程中，自噬是異常的。功能失調性自噬導致突變毒性蛋白（Aβ 和Tau）的積累，從而導致氧化應激和神經元死亡的增加。此外，AD 的病理改變也導致了自噬的缺陷，Aβ 誘導的異常自噬的持續積累和自噬體-溶酶體融合的減少構成了一個惡化AD 的惡性循環[9]。AD病理進程中同時存在自噬的激活和破壞，即“自噬失平衡”，調節自噬平衡，維持自噬穩態，是近期比較關注的AD 治療新策略。

2 中藥單體對自噬影響在AD 中的應用

2.1 中藥單體激活細胞自噬

Li 等[10]研究發現，金釵石斛生物堿（dendrobium nobile lindl alkaloid，DNLA）可以增加LC3B-Ⅱ、Beclin1和ATG5 的表達，降低SQSTM1/P62 的表達，表明DNLA 可誘導海馬原代神經元自噬通量；為進一步證實，研究者采用細胞自噬抑制劑BAFA1 和HCQ 干擾DNLA 對軸突變性的保護作用，BAFA 和HCQ 明顯拮抗DNLA 對Aβ23-35 誘導的軸突變性。DNLA 通過激活自噬過程預防Aβ25-35 誘導的軸突變性，可能成為一種新的治療AD 的靶點。

王晨[11]研究發現，姜黃素可通過激活PI3K/Akt/mTOR 信號通路，促進自噬起始蛋白Beclin1 從復合體中釋放，增強APP/PS1 雙轉基因小鼠腦組織發生自噬，減少Aβ 生成，最終對神經細胞有保護作用。該作用提示自噬可能成為治療AD 及其他神經退行性疾病的新靶點。

Li 等[12]研究發現，地茶可提高原代Astrocyte 細胞和SH-SY5Y 細胞LC3-Ⅱ的蛋白表達水平，抑制P62，從而激活細胞自噬，運用酶聯免疫吸附試驗證實白雪茶（thamnolia vermicularis，THA）可通過激活自噬來降低Aβ 水平。實驗證實THA 可以調節PI3K/AKT/mTOR 和AMPK/Raptor/mTOR 介導的自噬促進細胞Aβ 清除。在對雙轉基因AD 型小鼠進行THA給藥的研究發現，THA 可以降低P62 和磷酸化ULK1的蛋白水平，增加LC3-Ⅱ蛋白的表達，表明THA 可以激活轉基因小鼠的自噬。另一方面，THA 也可有效地延長野生型果蠅的壽命，因此，具有通過延緩衰老來防治AD 的潛力。

趙歡[13]研究發現，遠志提取物通過激活AMPK/Raptor 信號通路，抑制mTOR 及P70S6K 蛋白的磷酸化而激活自噬，最終清除沉積過多的Aβ，并能夠有效減少Aβ 的分泌，具有防治AD 的潛力。最近研究表明，活血化瘀中藥的作用與自噬密切相關，一些具有祛瘀/化濁作用的中藥可以增強自噬，清除Aβ 及Tau，從而達到治療AD 的效果[14]。

水飛薊賓是從水飛薊種子中提取的一種新型黃酮類化合物，宋曉宇[15]研究證實，其可以顯著提高Aβ25-35 注射AD 模型大鼠的海馬細胞自噬泡及自噬溶酶體數量，加速LC3-Ⅰ向LC3-Ⅱ轉化的進程，上調AD 大鼠海馬細胞自噬水平。由此可見，水飛薊賓發揮神經保護作用可能與調節自噬水平有關。

Zhu 等[16]發現牛蒡子有效成分可以降低β-分泌酶的表達，可以減少Aβ 的生成。另一方面牛蒡子苷元可以降低P70S6K 的磷酸化，介導mTOR 通路激活自噬，還可以通過AKT/mTOR 信號通路和AMPK/Raptor 途徑抑制mTOR 通路增強APP/PS1 擬AD 小鼠自噬水平，有效降低AD 小鼠的Aβ 水平，改善AD小鼠病況。

劉東星[17]發現，中藥梔子有效成分京尼平苷干預擬AD 細胞模型后，顯著增加LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ、Atg7、和Beclin1 表達，表明京尼平苷可促進細胞自噬。另一方面，實驗發現P-AKT、P-mTOR 的水平明顯下降，表明細胞模型中AKT/mTOR 通路的活化可被其抑制。研究證實，京尼平苷改善Aβ1-42 刺激SH-SY5Y 細胞損傷的作用機制可能是通過下調mTOR 信號通路激活細胞自噬，從而促進Aβ 蛋白的清除。張志華[18]發現，京尼平苷可通過增加雙轉基因AD 型小鼠海馬LC3-Ⅱ、Beclin1 的表達，降低P62 的表達進而激活自噬。京尼平苷的作用機制可能是通過抑制mTOR信號通路，增強自噬，改善AD 型小鼠記憶學習能力，減緩其病理進程。

2.2 中藥單體抑制細胞自噬

Gao 等[19]研究發現，淫羊藿次苷Ⅱ可以降低Beclin 1 蛋白水平和LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ，將泛素結合蛋白P62/SQSTM1 的表達提高，抑制過氧化氫誘導PC12細胞的自噬通量。同時發現ICSⅡ可以抑制ROS/GSK-3β 信號通路使細胞內活性氧含量和自噬水平表達降低。ICSⅡ可以調節PC12 細胞內氧化活性和抗氧化反應，因此在氧化還原介導的神經系統疾病中具有治療潛力，而AD 是一種氧化還原相關的疾病。

鄧敏貞[20]發現，石菖蒲揮發油聯合人參總皂苷可能是通過激活PI3K/Akt/mTOR 通路減少APP/PS1 雙轉基因AD 型小鼠Beclin-1 和LC3 的含量，增加Bcl-2 和P62 含量，減少自噬體產生，對AD 模型小鼠有改善學習記憶能力，在AD 病程中的自噬起到一定的抑制作用。

楊婷婷[21]發現，酸棗仁提取物中主要活性成分酸棗仁黃酮單體6’-阿魏酰斯皮諾素可以清除線蟲體內累積的活性氧自由基，減輕氧化損傷，調節線粒體的自噬水平最終達到改善AD 病變的目的。同時6-FS 通過調節PINK1 和Parkin 的表達水平來影響LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ及Tim23、Tom20 和P62 的蛋白表達，進而調節自噬水平，緩解因Aβ1-42 誘導的氧化損傷。

張彩鳳[22]研究發現，對Aβ25-35 處理的PC12 細胞模型給予有效劑量的西紅花酸可以降低LC3B 蛋白的表達，減少P62 蛋白表達，增加Beclin-1 蛋白的表達，調節細胞內的自噬水平。西紅花酸可以調節自噬途徑，降低自噬水平，啟動自噬-溶酶體清除功能，促進自噬體與溶酶體結合，促進自噬體內含物的降解，表明西紅花酸具有神經系統藥物開發潛力，對于預防AD 具有研究價值。

2.3 中藥復方對自噬影響在AD 中的應用

2.3.1 中藥復方激活細胞自噬 王志勇[23]研究發現，扶正祛邪方在一定程度上可以抑制Aβ1-42 的表達，扶正祛邪方可以提高APP-PS1 HEK293 細胞擬AD模型LC3-Ⅱ的表達，降低P62 蛋白的表達，促進細胞自噬功能；扶正祛邪方也可以通過促進Cathepsin D及V-ATPase 的表達，來恢復溶酶體的功能，從而促進細胞自噬，增強細胞擬AD 模型活力。

邢三麗等[24]發現，調心方能夠誘導APP/PS1 小鼠海馬區P62 表達促進自噬的活化，從而改善AD 小鼠學習記憶能力。Li 等[25]研究發現，天泰一號可以增強SAMP8 小鼠腦組織LC3B 陽性表達，增加自噬體的數量，從而減少Aβ 的積累，減輕AD 模型小鼠的認知障礙。

通過給予雙轉基因AD 型小鼠扶正祛邪方（生黃芪、半枝蓮、太子參等組成）灌胃給藥，楊洋[26]發現，該方可以上調Beclin1 蛋白及其mRNA 水平，蛋白LC3-Ⅰ向LC3-Ⅱ的轉化程度提高，降低P62 蛋白及其mRNA 的表達水平，進一步激發雙轉基因AD 型小鼠海馬細胞發生自噬。實驗證實扶正祛邪方可能抑制mTOR 信號通路，提高自噬水平，增加Aβ 清除，使雙轉基因AD 型小鼠的記憶學習能力得到改善。長期服用益智清心方可以改善APP/PS1 轉基因AD 小鼠空間學習和記憶障礙。益智清心方可直接使mTOR 異常磷酸化延遲，抑制其活性并促進自噬[27]。王晉平等[28]觀察到益肺溫陽化濁湯可以下調AD 大鼠模型PI3K、AKT、Beclin1 的表達水平，上調mTOR 蛋白，激活PI3K/Akt/mTOR 通路誘導自噬作用，促進Aβ 的清除，從而保護AD 大鼠的神經元，改善其認知功能。Chan 等[29]發現，益智防呆方可以通過RAGE/CaMKKβ/AMPK/mTOR 信號通路調節自噬，恢復血腦屏障中的緊密連接支架蛋白損傷，減輕Aβ 沉積，改善AD 小鼠認知行為障礙。張運輝等[30]采用四君子湯干預Aβ25-35誘導的PC12 細胞模型驗證網絡藥理學研究結果，發現四君子湯可顯著上調Bcl-2 表達，下調APP、Caspase-3、Bax、MAOB、mTOR、INSR 表達，四君子湯可以抑制mTOR 的表達調節自噬從而影響AD，具有治療AD 的潛在分子機制。

2.3.2 中藥復方抑制細胞自噬 陳延[31]實驗證實，薯蕷丸加減方可以降低慢性腦供血不足所致的大鼠海馬LC3B-Ⅱ/LC3B-Ⅰ，從而抑制自噬水平，最終降低Aβ42 蛋白沉積。另外加減薯蕷丸通過PTEN/CREB/miR-132/GSK-3β 信號通路抑制該模型鼠海馬組織Tau 蛋白磷酸化，具有改善AD 大鼠海馬神經元Aβ沉積的潛力。

綜上，目前中藥調節自噬的作用機制主要圍繞以下幾點：①調節蛋白表達。DNLA 可以增加LC3B-Ⅱ，Beclin1 和ATG5 的表達，降低SQSTM1/P62 的表達適度激活自噬[10]。②清除體內累積的活性氧，緩解氧化損傷，將自噬表達水平進行調節[21]。③調節相關信號通路。THA 可能通過調節PI3K/AKT/mTOR 和AMPK/Raptor/mTOR 信號通路達到激活自噬的作用[12]。姜黃素、西紅花酸、牛蒡子苷元、京尼平苷等多種中藥單體的作用信號通路均涉及到mTOR 通路。表明防治涉及自噬相關疾病具有吸引力的靶點之一是調節mTOR通路。

3 結語與展望

隨著世界人口老齡化情況加劇，AD 的發病率也逐年增高，尋找和開發有效防治AD 的藥物刻不容緩，自噬在AD 發病機制中越來越受到重視。值得注意的是有些中藥單體通過激活細胞自噬通路來達到防治作用，有些是抑制細胞自噬通路，其作用機制不同，我們認為很有可能與中藥作用于自噬不同時期有關，目前在這方面研究并沒有得到研究者重視，在今后研究中是否可以進行動態的研究值得深入探討。同時把握自噬激活水平也很重要，多數情況下自噬起到保護細胞的作用，但自噬不足會使不正常蛋白質及受損或多余的細胞器在細胞體內堆積，晚期自噬過度則會使蛋白質過度清除，最終導致細胞死亡。現如今的研究中依舊存在諸多問題，如都有哪些細胞受體介導自噬通路，自噬信號是如何傳導的，細胞內部如何調控自噬進展，是否有自噬產物可以重新被細胞利用。因此，了解自噬作用在AD 不同階段機制，了解自噬發生發展過程，解決自噬發生的信號通路及分子機制問題，準確把握自噬水平，確定自噬程度的有效平衡點，有助于根據自噬的特點及功能，發現新的治療AD 的靶點和策略。

不同中藥的有效成分對細胞自噬的調節作用不同，甚至在不同疾病或同一疾病的不同階段，中藥對自噬的調節也可發揮截然不同作用，但無論是哪種方式都具有潛在的研究價值。基于中藥復方成分多、靶點多的特點，中藥復方通過調節細胞自噬防治AD 的分子機制及其藥效物質基礎研究較少。以體外模型實驗為主，中藥調節細胞自噬防治AD 方面動物實驗難度較大，深入研究較少，論據不夠充分。另外多類中藥單體的結合方式和結合位點仍需深入研究。中醫藥是祖國傳統醫學的瑰寶，在防治AD 的領域如何更好地借助現代技術逐步深入挖掘，尋求更為有效地防治方案，為AD 治療提供新策略依舊是廣大研究者們需要為之努力。