白藜芦醇多靶点治疗阿兹海默病的研究进展

王丹鹏

成都中医药大学附属医院，四川成都 610075

作者简介：王丹鹏，Email：451390775@qq.com

 

【摘要】 近年来针对阿兹海默病β淀粉样蛋白(Aβ)、β分泌酶(BACE)等靶点新药研发的临床试验相继失败，而阿兹海默症是多因素综合长期进行性损害脑神经，寻找正确而有效的抗阿兹海默病药物以及联合用药是未来研究的重要方向。白藜芦醇的研究近年来发展迅猛，其具有天然的抗氧化，抗炎特性在针对阿兹海默症有无症状前期的治疗有较好的发展前景。近年来针对白藜芦醇改良的衍生物及与其他治疗方法的联合针对蛰合金属酶，减少Aβ聚集、降低tau蛋白过度磷酸化、阻断NF-κB通路、诱导沉默信息调节因子1等靶点作用具有显著效果。本文对近年来白藜芦醇及其衍生物的靶点治疗和与其他治疗途径联合作用的研究进展做一综述，为白藜芦醇及其衍生物进一步的发展提供参考。

【关键词】 白藜芦醇；阿兹海默病；抗炎；抗氧化；白藜芦醇衍生物

【中图分类号】  R749.1^＋6    【文献标识码】  A    【文章编号】  1673-5110(2019)03-0343-06  DOI：10.12083/SYSJ.2019.03.062

 

The Affiliated Hospital of Chengdu University of Traditional Chinese Medicine，Chengdu 610075，China

【Abstract】  In recent years，clinical trials for the development of new drugs targeting Alzheimer's disease β-amyloid (Aβ) and β-secretase (BACE) have failed，and Alzheimer's disease is a multi-factor comprehensive long-term damage.Cranial nerves，finding the right and effective anti-Alzheimer's disease and combination drugs is an important direction for future research.The research on resveratrol has developed rapidly in recent years，and its natural antioxidant and anti-inflammatory properties have a good development prospect in the treatment of pre-symptomatic symptoms of Alzheimer's disease.In recent years，resveratrol-modified derivatives and other therapeutic methods have been combined with metalloenzymes to reduce Aβ aggregation，reduce tau hyperphosphorylation，block NF-κB pathway，and induce silencing regulator 1 and other targets.The point effect has a significant effect.In this review，recent advances in the treatment of resveratrol and its derivatives with other therapeutic pathways provide a reference for the further development of resveratrol and its derivatives.

【Key words】  Resveratrol；Alzheimer's disease；Anti-inflammatory；Anti-oxidation；Resveratrol derivatives

 

        阿兹海默病(AD)是一种进行性以认知功能障碍和行为损害为特征的中枢神经系统退行性疾病。AD是最常见的痴呆，占老年期痴呆的50%～70%，其发病的危险因素有低教育程度、膳食因素、吸烟、女性雌激素水平下降、高血糖、高胆固醇、高同型半胱氨酸和血管因素^[1]。根据其危险因素及发病机制，科研工作者们在同型半胱氨酸、雷帕霉素、丹参酮、胆碱酯酶受体(AchE)、N-甲基-D-天冬氨酸受体(NMDA)、葡萄糖转运蛋白1(GLP-1)等方向取得相关重要成果。近年来抗AD相关药物研发相继失败，包括罗氏终止的CREAD1(2)研究，值得让人思考针对主流的“β淀粉样蛋白级联学说”及“tau蛋白超磷酸化学说”的治疗方向是否完美，一次学术会议^[2]提出多方面全靶点治疗可能是未来AD治疗的新方向，失败的临床Ⅲ期抗AD药组合可能有较好综合治疗效果。白藜芦醇及衍生物不仅自身有一定研究价值，与其他治疗途径结合将更有助于AD治疗的探索。

        白藜芦醇是一种天然多酚化合物，其主要成分是二苯乙烯，于1998年首次从藜芦中分离出来。白藜芦醇生物作用^[3]主要包括抗肿瘤作用、抗炎作用、神经保护作用、心血管保护作用、植物雌激素作用和对骨钙的影响等。据报道^[4]其能够破坏β淀粉样蛋白前体(APP)，减少斑块形成，增加脑源性神经营养因子(BDNP)增强记忆，通过多种途径达到抗炎、抗氧化的功效，然而其化学稳定性有限，水溶性差。因此，研究将围绕其功效相同更易利用的类似物展开，多靶点药物也备受关注^[5]，将乙酰胆碱酯酶抑制剂他克林结构特征与白藜芦醇结构特征相结合，其在AD细胞模型中有抗炎和免疫调节效应，但明显具有肝毒性，这种杂合多靶点药物的研发既具有可开阔性也有其限制。

 

1．1  减少活性氧(ROS)的生成  ROS是由活化的小胶质细胞释放的主要的神经毒性因子，其包括超氧自由基(O₂-)、氢氧根自由基(-OH)和过氧化氢(H₂O₂)^[6]，过量会导致脂质过氧化，使神经元受到氧化应激导致线粒体受损，钙离子通透性增加，Aβ生成增加，由此Aβ与ROS的恶性循环加重了AD。YANG等^[7]用不同浓度白藜芦醇处理含有Aβ_1-42的PC12细胞，核因子红系2相关因子(Nrf)与抗氧化反应原件(ARE)结合能调节一组抗氧化/解毒基因的表达，这些基因协同作用通过连续酶促反应消除ROS。而白藜芦醇能以浓度和时间依赖方式抵消Aβ_1-42对小鼠嗜铬细胞瘤细胞系PC12细胞的影响，通过降低谷胱甘肽和超氧化物歧酶的表达直接消除自由基作用，显著提高P13K、Nrf2的表达。HO-1催化血红素产生的胆绿素、游离亚铁离子、一氧化碳对存在细胞毒性的细胞有保护作用，而白藜芦醇能提高HO-1水平抵抗AD的氧化应激反应。

1．2  减少金属酶螯合  AD大脑中过渡金属代谢存在异常，淀粉样β蛋白易受突出区域的异常金属离子相互作用的影响而聚集并产生毒性，AD大脑中铜离子、亚铁离子等金属离子能与Aβ结合，促进Aβ的聚集并产生活性氧^[8]。YANG等^[9]设计合成吡哆醇-白藜芦醇杂合曼尼希碱衍生物，经实验其所有化合物显示出良好的抗氧化和异常金属离子螯合性能。这种方法可以有效减少Aβ受金属离子异常干扰及Aβ与金属离子的螯合。YANG等^[10]则设计合成硒纳米粒子表面改性的白藜芦醇(RES@SeNPs)，通过PC12小鼠细胞实验证明能有效阻止铜离子与Aβ₄₂单体的结合，通过抑制金属离子诱导的Aβ₄₂聚集从而清除ROS。

1．3  抑制Aβ的生成和聚集  Aβ在AD中占主导作用，能组装成不同形式包括单体、寡聚集体和不溶性斑块，寡聚集体诱导胶质细胞活化具有显著毒性作用。由于APP突变或β-分解酶的减少导致Aβ堆积会引发一系列氧化应激、tau蛋白磷酸化、炎症反应及神经突触变性脱失等病理改变^[11]。SEINO等^[12]用白藜芦醇二聚体Gnetin C处理SH-SY5Y人神经母细胞瘤能显著降低其Aβ₄₂，并提高细胞活性，持久下调β-分泌酶1(BACE1)，促进Aβ分泌酶MMP-14的合成。林茂等^[13]用白藜芦醇对AD模型小鼠进行干预实验发现，小鼠脑皮质Aβ₄₀和Aβ₄₂显著减少，证明白藜芦醇可直接通过减少Aβ₄₀和Aβ₄₂的表达起到对小鼠认知功能改善作用。

1．4  减少tau蛋白的产生 成对螺旋丝是磷酸化tau蛋白的病理特征，正常磷酸化状态下与微管结合并稳定微管，但过度磷酸化tau蛋白会从微管中解离螯合其他tau蛋白从而使微管解聚从而打破细胞骨架稳定。YU等^[14]用白藜芦醇治疗JNPL3 P301L突变型人tau过度表达小鼠的tau病发现，白藜芦醇倾向于增加高磷酸化tau蛋白，减少缠结中的高磷酸化tau蛋白，阻断或逆转过度磷酸化tau蛋白的后期聚集。SCHWEIGER等^[15]用白藜芦醇对小鼠初级皮质神经元进行孵育经过一系列处理，AD特异性磷酸化位点脱磷酸化Tau的最重要磷酸酶是蛋白磷酸酶2A(PP2A)，结果显示，多酚白藜芦醇显著诱导PP2A活性，减少PP2A依赖性表位的Tau磷酸化，证明白藜芦醇在AD的预防和治疗中有很好的作用。

1．5  减少线粒体的损害 线粒体在神经元中维持突触功能和诱导自噬方面起重要作用。在AD中^[16]，Aβ、tau蛋白可插入线粒体干扰其正常功能，生成活性氧，引起相关动力学损伤，基因表达障碍，能量供应受损，DNA破坏等最终诱导线粒体凋亡，因而线粒体靶向抗氧化治疗尤为关键。WANG等^[17]用白藜芦醇治疗Aβ_1-42处理分化的大鼠PC12细胞能减轻Aβ₄₂诱导的细胞凋亡，显著增强了有丝分裂吞噬作用，减轻了线粒体损伤，然而所有保护作用被自噬/有丝分裂抑制剂3-MA阻断，表明线粒体通过降低氧化状态参与白藜芦醇的神经保护作用。MADREITER-SOKOLOWSKI等^[18]展开对白藜芦醇的剂量研究得出白藜芦醇的线粒体效应显示出非常严格和显著的浓度依赖性，低浓度下白藜芦醇(＜50 μm)促进细胞抗氧化防御机制，激活AMP激活蛋白激酶(AMPK)和SIRT1连接的途径，并增强线粒体网络的形成。这些机制在体外和体内都有助于白藜芦醇对毒素和疾病相关损伤的细胞保护作用。

 

2．1  降低血脑屏障(BBB)通透性 血脑屏障在毛细血管与神经胶质细胞间具有重要作用，可防止有害大分子物质穿过，在AD中Aβ斑诱导炎性反应，产生大量白细胞介素(IL-1β)，IL-6、肿瘤坏死因子(TNF-α)等炎性介质穿过屏障导致神经突触受损脱失，因而降低BBB通透性，减少炎症渗入。SWADA等^[19]对轻度至中度AD患者进行了白藜芦醇的分散、双盲、安慰剂对照的II期试验研究发现，白藜芦醇能通过降低基质金属蛋白酶9(MMP-9)降低CNS通透性，而MMP-9调节血脑屏障通过释放细胞因子和自由基渗透切割血管基膜与神经血管床连接，表明白藜芦醇可限制白细胞和其他神经介质渗入大脑。MAUSSA等^[20]用SIRT1激活剂白藜芦醇治疗轻中度阿尔茨海默病52周发现其能显著增加MMP10，降低IL-12P40、IL-12P70和调解活化正常T细胞表达和分泌的趋化因子(RANTES)，却并未改变tau蛋白水平，但通过降低金属蛋白酶9维持BBB的完整性，并诱导适应性免疫反应，从而提高了大脑对淀粉样蛋白的弹性沉积。

2．2  激活SIRT1酶  沉默信息调节因子(SIRTs)是一组NAD＋依赖性酶，控制各种炎症衰老的生物过程，SIRT1能够保护神经细胞，而SIRT2则促进神经纤维的退化。据前人总结SIRT1^[21]是白藜芦醇治疗AD的一个重要靶点，间接通过TyRS-PARP1-SIRT1通路引起自噬进而减弱Aβ_25-35引起的神经毒性，并可通过这个通路诱导自噬信号通路保护神经系统及改善认知功能。DENG等^[22]为确定自噬在白藜芦醇抗PC12细胞神经毒性作用，分别用自噬抑制剂、SIRT1抑制剂、高度特异性烟酰胺磷酸核糖转移酶抑制剂处理，结果显示，单次治疗白藜芦醇增加了PC12细胞中SIRT1的表达，这是剂量依赖性的，白藜芦醇诱导的自噬在PC12细胞中是SIRT1依赖性的，白藜芦醇在用Ab_25-35或不用Ab_25-35处理的PC12细胞中以剂量依赖性方式显著上调DNA修复酶PARP1表达，PARP1是白藜芦醇激活SIRT1所必需的。目前白藜芦醇与SIRT1过度表达和神经保护的机制尚不清楚^[23]，但这种表达可能在激活的小胶质细胞对ROS、NF-κB信号的神经元保护中发挥重要作用，防止Aβ毒性，并有助于改善学习和记忆功能。白藜芦醇还可以通过SIRT1过表达抑制人体抑癌基因p53和FOXO的凋亡活性，并在AD中提供神经元保护。

2．3  抑制胶质细胞炎症 神经炎症在AD各阶段都有突出病理表现，其中星形胶质细胞和小胶质细胞被聚集的Aβ斑块激活产生补体因子造成突触损伤起重要作用。ZHAO等^[24]用白藜芦醇培养小鼠星形胶质细胞，将Aβ_1-42溶液制成最终浓度为5、10、20和40 μm，持续24 h。分别通过CCK-8实验和ELISA测量增殖和炎症因子水平，结果白藜芦醇治疗细胞中炎症因子下降，抗炎因子增加，表明了白藜芦醇对炎症反应的抑制作用，以及对炎症和抗炎之间平衡的调节作用，这是由活化的胶质细胞诱导的。Aβ_1-42在N9小胶质细胞中诱导的炎症是由NF-κB信号通路传导，NF-ΚB抑制剂(PDTC)可抑制NF-κB表达。GIRBOVAN等^[25]用21 d白藜芦醇预处理的五组小鼠缺血实验发现以两种不同的剂量白藜芦醇预处理，可以防止缺血诱导海马CA1区中星形胶质细胞GLT-1的耗竭，显著减轻了大脑区域缺血诱导的CD11b/c-和GFAP-ir。CA1区中GLT-1表达和神经元密度之间的强正相关进一步支持这些变化可能有助于白藜芦醇的神经保护作用。CIANCIULLI等^[26]用预处理白藜芦醇培养LPS诱导的小胶质细胞，结果显示，LPS刺激的小胶质细胞中，白藜芦醇预处理以剂量依赖的方式减少了促炎细胞因子IL-1β、TNF-α和IL-6 mRNA的表达，并增加了抗炎白细胞介素(IL-1β)的释放。此外，白藜芦醇预处理上调了JAK1和STAT3的磷酸化形式，以及LPS活化细胞中细胞因子信号传导(SOCS)3蛋白表达的抑制，表明JAK-STAT信号传导途径参与白藜芦醇发挥的抗炎作用。

2．4  阻断NF-κB信号通路  NF-κB信号是可由LPS诱导的巨噬细胞内激活的重要炎症反应通路，近年来发现白藜芦醇通过抑制NF-κB信号通路发挥抗炎作用具有重要意义。王宇等^[27]向小鼠侧脑室注射Aβ建立AD模型，白藜芦醇灌胃进行水迷宫试验，结果小鼠找到平台的潜伏期(P＜0.01)和穿越平台的次数(P＜0.01)与假手术组小鼠相比明显延长，提示Aβ造成小鼠学习记忆能力障碍。白藜芦醇抑制海马TNF-α和IL-1β的产生，抑制NF-κB信号通路而抑制脑内炎症反应。MA等^[28]用小鼠巨噬细胞株RAW264.7分别用LPS和四种不同微米的白藜芦醇处理观察不同浓度对细胞活力的影响，发现白藜芦醇以剂量依赖的方式抑制了IL-6和NO的细胞外释放和NF-κB p65从胞质向细胞核的转运，揭示白藜芦醇通过减弱STAT1和STAT3信号通路的激活，对HMGB1从细胞核向细胞质的转运以及随后IL-6的产生产生产生影响。通过抑制NF-κB和STAT信号通路，减少LPS诱导的IL-6和NO的产生以及HMGB1从细胞核向细胞质的转运。

 

        尽管白藜芦醇具有显著抗氧化抗炎作用，生物利用度低，水溶性差，虽然是安全的，但恶心腹泻的不良反应比较明显，因此围绕白藜芦醇衍生物及其联合治疗很有必要。WANG等^[29]将骨髓间充质干细胞(MSCs)经尾静脉途径移入小鼠海马，并给予口服白藜芦醇灌胃，研究发现，静脉注射后脐带间充质干细胞hUC-MSCs在海马体的分布很差。然而，白藜芦醇促进了AD小鼠海马中hUC-MSCs的存活和植入。与白藜芦醇结合，hUC-MSCs对AD的病理环境更有抵抗力，且在大脑中维持时间更长，白藜芦醇增强了huC-MSCs的生存力和增殖能力，减少了其衰老和凋亡。XU等^[30]评价已合成的去铁酮-白藜芦醇衍生物，约50%的化合物显示出比白藜芦醇更好的抑制Aβ_1-42自诱导聚集能力。CHENG等^[31]评估白藜芦醇-麦芽粉混合物作为AD的多靶点药物显示这些化合物具有三重功能，即抑制自身诱导的Aβ_1–42聚集、抗氧化和金属螯合活性。围绕白藜芦醇的衍生物的研究具有开发抗AD多靶点的潜力，同时白藜芦醇可联合其他治疗途径有协同效应，甚至可能增强临床Ⅲ期失败药物的价值。

        白藜芦醇作为天然的化合物具有更容易开发研究的特性，其大量存在于葡萄、花生等植物中，流行病学也显示AD的发生与这些植物膳食有很大联系。在现有的靶点治疗中，针对Aβ、tau蛋白的研究进展陷入僵局，而SIRT1具有较大的发展空间，其诱导的途径可对NF-κB致炎通路、自由基的产生、线粒体的损害等多方面产生作用。近年关于SIRT1的研究还深入到肾脏、心血管、免疫调节等领域，白藜芦醇激活SIRT1产生对全身系统抗炎反应有助于抗AD的治疗，此外，其他的降低BBB通透性，减少金属蛋白酶合成等途径具有可见的发展方向，可起到辅助治疗作用。

        虽然白藜芦醇在抗AD的靶点治疗上取得显著成果，但临床试验甚少，没有证据表明白藜芦醇对治疗人类疾病有好处。由于人类和动物多酚的代谢存在差异，同时动物实验多是由基因突变或蛋白诱导短暂形成Aβ斑或类似AD模型，而人类的AD病变来自于长期的病理过程且不存在基因突变^[32-41]。因此，白藜芦醇的抗AD研究需要更多的动物模型证据以及大范围长期临床试验。

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(收稿2019-02-06)

本文责编：夏保军

本文引用信息：王丹鹏．白藜芦醇多靶点治疗阿兹海默病的研究进展[J]．中国实用神经疾病杂志，2019，22(3)：343-348.DOI：10.12083/SYSJ.2019.03.062