> CAS號(hào)數(shù)據(jù)庫 > 23180-57-6 > 23180-57-6 / 芍藥苷神經(jīng)保護(hù)作用機(jī)制的研究進(jìn)展
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芍藥苷(paeoniflorin，PF)來源于毛莨科植物芍藥根、牡丹根、紫牡丹根，是中藥白芍的單萜類成分中含量最高的。既往研究證實(shí)，PF有抗自由基損傷、抑制細(xì)胞內(nèi)鈣超載和抗神經(jīng)毒性等活性，體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證明其有降低血液黏度、抗血小板聚集、擴(kuò)張血管、改善微循環(huán)、抗炎、抗氧化、抗驚厥等作用。PF的神經(jīng)保護(hù)作用在近幾年研究較廣泛。目前有關(guān)PF對(duì)中樞系統(tǒng)的作用及機(jī)制主要來自對(duì)神經(jīng)細(xì)胞(如原代皮層及海馬神經(jīng)元細(xì)胞、PC12細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞)的體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)。研究證實(shí)，PF可以通過血腦屏障，具有明確的神經(jīng)保護(hù)作用。且進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，PF的作用機(jī)制與抗神經(jīng)細(xì)胞氧化、抑制神經(jīng)細(xì)胞凋亡、促進(jìn)神經(jīng)生長等有關(guān)。本文就PF神經(jīng)元保護(hù)作用的研究進(jìn)展作一綜述，以期為進(jìn)一步研究其神經(jīng)保護(hù)作用機(jī)制提供依據(jù)。
1.1 降低氧自由基水平超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)在組織中的活性常作為清除氧自由基能力的主要指標(biāo)。丙二醛(malonaldehyde，MDA)水平反映體內(nèi)氧自由基的生成水平。大量的MDA可使腦組織生物膜結(jié)構(gòu)與功能受到損傷，蛋白質(zhì)變性失活。
谷胱甘肽(glutathione，GSH)是一種小分子抗氧化物質(zhì)，它在還原態(tài)硫的儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)運(yùn)、蛋白質(zhì)和核酸的合成、酶活性的調(diào)節(jié)、組織抗氧化特性的維持以及對(duì)氧化還原敏感的信號(hào)傳導(dǎo)的調(diào)節(jié)中起著重要作用。過氧化氫酶(catalase，CAT)是一類廣泛存在于動(dòng)物、植物和微生物體內(nèi)的氧化酶，其功能是催化細(xì)胞內(nèi)過氧化氫分解，防止氧化。
近年來研究發(fā)現(xiàn)，在皮質(zhì)酮誘導(dǎo)的PC12細(xì)胞損傷模型中，SOD表達(dá)降低而MDA增高，PF干預(yù)可顯著降低損傷細(xì)胞中MDA含量，增加SOD、GSH、CAT活性，且呈劑量依賴方式。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，經(jīng)Aβ1-42處理的大鼠腦膽堿能神經(jīng)損傷模型中，PF長期治療可增強(qiáng)其在Morris水迷宮試驗(yàn)的認(rèn)知性能，恢復(fù)SOD和CAT水平，降低MDA水平，改善空間學(xué)習(xí)和記憶障礙。
1.2 調(diào)節(jié)一氧化氮(NO)及誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)含量NO在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中具有多方面的影響，它影響大腦功能和傳入信號(hào)的集成。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，過量的NO具有神經(jīng)毒性。高水平的NO與衰老相關(guān)疾病的病理過程有關(guān)。NOS在體內(nèi)產(chǎn)生NO并催化大量神經(jīng)毒性NO分子的產(chǎn)生，導(dǎo)致神經(jīng)元細(xì)胞缺氧、水腫和細(xì)胞凋亡。單個(gè)β-淀粒樣蛋白(amyloid β-protein，Aβ)可以誘導(dǎo)大鼠海馬組織增加NOS活性和NO水平，PF對(duì)其誘導(dǎo)的神經(jīng)毒性有預(yù)防作用。NO可能會(huì)破壞DNA，并且不可逆地修飾蛋白質(zhì)，如酪氨酸硝化或硫醇氧化，這是幾種常見的神經(jīng)退行性疾病的致病機(jī)制。另一方面，NO來源于過氧亞硝酸鹽，可能對(duì)線粒體造成不可逆的傷害，導(dǎo)致ATP形成減少，誘導(dǎo)線粒體滲透性轉(zhuǎn)換孔的開放，釋放細(xì)胞色素c和Caspase的激活。在大鼠急性脊髓損傷模型中，PF(20 mg/kg)處理可下調(diào)iNOS表達(dá)，并增加急性脊髓損傷模型中神經(jīng)元的存活率。
1.3 活化腺苷A1受體腺苷在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中是一種內(nèi)源性神經(jīng)保護(hù)因子，可通過激活突觸前A1受體抑制興奮氨基酸的釋放起到緩解細(xì)胞興奮毒性及Ca2+超負(fù)荷作用，從而保護(hù)細(xì)胞。Zhong等在大腦皮層神經(jīng)元細(xì)胞氧糖剝奪實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，低濃度PF(10 nmol/L～1 μmol/L)對(duì)Akt和EＲK1/2的激活依賴腺苷A1受體轉(zhuǎn)移激活EGFＲ(表皮生長因子受體)，進(jìn)而發(fā)揮其抗氧糖缺乏的神經(jīng)細(xì)胞保護(hù)作用。而A1Ｒ激動(dòng)劑治療腦缺血的可能存在爭議，因?yàn)锳1Ｒ激動(dòng)劑可導(dǎo)致幾種嚴(yán)重的心血管副作用。在大鼠短暫和永久性局灶性缺血模型(缺血15 min和6 h)中，觀察皮下注射PF(2.5 mg/kg和5 mg/kg)對(duì)梗塞體積以及神經(jīng)損傷的影響，發(fā)現(xiàn)PF以劑量依賴方式降低短暫腦缺血模型中皮質(zhì)、皮質(zhì)下核及總梗死面積，對(duì)短暫性閉塞模型的神經(jīng)保護(hù)作用優(yōu)于永久性閉塞模型。PF的神經(jīng)保護(hù)作用可以通過DPCPX(一種選擇性A1拮抗劑，0.25 mg/kg)的預(yù)處理來消除，這表明PF可能通過激活A(yù)1Ｒ對(duì)腦缺血具有神經(jīng)保護(hù)作用，而心血管副作用較小或沒有，PF可能具有作為抗中風(fēng)藥物的潛在價(jià)值。
線粒體是細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生能量的重要細(xì)胞器，線粒體的功能變化在細(xì)胞凋亡中起著重要作用。線粒體的損傷主要有Bcl-2家族蛋白變化、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和溶酶體引起線粒體膜通透性改變，線粒體膜通透性轉(zhuǎn)運(yùn)孔道開放并釋放大量小分子化學(xué)物質(zhì)，如細(xì)胞色素c等。研究表明，PF可升高Aβ25-35誘導(dǎo)的SH-SY5Y細(xì)胞線粒體功能障礙模型的線粒體膜電位水平，同時(shí)降低Bax/Bcl-2的比率，因此PF的抗凋亡作用有可能是介導(dǎo)線粒體途徑實(shí)現(xiàn)的。
Wang等研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，PF可顯著減弱鏈脲佐菌素(STZ)誘導(dǎo)的認(rèn)知功能缺陷體內(nèi)動(dòng)物模型的線粒體功能障礙，表現(xiàn)為細(xì)胞色素c氧化酶活性和ATP合成顯著升高，且與STZ組相比，海馬和皮質(zhì)中的線粒體膜電位(MMP)恢復(fù)。
3.1 對(duì)MAPK信號(hào)通路的影響絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號(hào)通路是生物體內(nèi)重要的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)，介導(dǎo)細(xì)胞的生長、發(fā)育、分化和凋亡等多種生理及病理過程，MAPK亞族主要有EＲK、JNK、p38。在神經(jīng)系統(tǒng)中，EＲK活性增加多數(shù)介導(dǎo)神經(jīng)元細(xì)胞的增殖與分化，活化的EＲK具有抗凋亡活性，JNK與p38的激活主要反映在星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞中，是氧化應(yīng)激和細(xì)胞凋亡必須的，激活具有促凋亡作用，從而影響下級(jí)級(jí)聯(lián)信號(hào)因子Bcl-2、Bax、Caspase-9、Caspase-3的表達(dá)，介導(dǎo)細(xì)胞凋亡及炎癥反應(yīng)。
研究表明，PF干預(yù)可免受TNF-α誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡和神經(jīng)元缺失，PF的這種保護(hù)作用可能是通過抑制MAPK/NF-κB介導(dǎo)的缺血損傷引起的周圍和腦炎癥反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的。Zhou等發(fā)現(xiàn)，PF(20、40、60 mg/kg)可顯著降低神經(jīng)性疼痛大鼠模型p-p38及p-JNK蛋白水平的表達(dá)，同時(shí)降低炎癥因子IL-1和TNF-α水平，推斷這種作用可能是通過抑制上游信號(hào)ASK1表達(dá)進(jìn)而抑制p38和JNK實(shí)現(xiàn)的。Zhong等發(fā)現(xiàn)，PF(30 mg/kg和60 mg/kg)可增加慢性不可預(yù)測應(yīng)激障礙大鼠模型p-EＲK蛋白水平的表達(dá)，表明PF可通過調(diào)節(jié)EＲK信號(hào)傳導(dǎo)途徑發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。
3.2 對(duì)PI3K/Akt信號(hào)通路的影響PI3K/Akt信號(hào)通路介導(dǎo)細(xì)胞生殖、分化、凋亡等反應(yīng)，其有許多下游效應(yīng)因子，其中Akt是該信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的中心環(huán)節(jié)。Akt激活作用于下游Bcl-2家族、Caspase家族、NF-κB家族等，PI3K/Akt信號(hào)通路激活能使抗凋亡蛋白Bcl-2表達(dá)增加，促凋亡蛋白Caspase及Bax表達(dá)降低。有研究表明，PF可能通過激活PI3K/Akt通路而上調(diào)Bcl-2，下調(diào)Caspase-9、Caspase-3和Bax的蛋白表達(dá)水平，從而保護(hù)神經(jīng)細(xì)胞免受凋亡。PF(50～400 mg/L)預(yù)處理可增加H2O2誘導(dǎo)損傷的神經(jīng)祖細(xì)胞p-PI3K和p-Akt-1蛋白水平，而PF的這種作用可被PI3K抑制劑LY294002消除，說明PF介導(dǎo)的對(duì)H2O2損傷的神經(jīng)保護(hù)作用依賴于PI3K/Akt-1途徑的激活實(shí)現(xiàn)的。
3.3 激活Nrf2/AＲE信號(hào)通路氧化應(yīng)激是許多神經(jīng)退行性疾病起始和發(fā)展的重要因素，Nrf2/AＲE信號(hào)通路是細(xì)胞氧化應(yīng)激反應(yīng)中的關(guān)鍵通路。當(dāng)氧化應(yīng)激發(fā)生時(shí)，Nrf2從Keap1解離，轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核中，并與抗氧化反應(yīng)元件(AＲE)結(jié)合，促進(jìn)解毒酶和抗氧化酶的基因表達(dá)，在細(xì)胞防御保護(hù)中發(fā)揮重要作用。
Nrf2在維持大腦正常生理過程中起著至關(guān)重要的作用。小鼠中的Nrf2敲除可導(dǎo)致蛋白酶體功能障礙、神經(jīng)細(xì)胞凋亡、年齡相關(guān)的前腦萎縮和神經(jīng)行為缺陷。PF(10、50、100 μmol/L)可促進(jìn)腦缺血再灌注損傷大鼠腦組織中的Nrf2蛋白表達(dá)，此外，還以劑量依賴性方式促進(jìn)Nrf2從PC12細(xì)胞中的細(xì)胞質(zhì)向細(xì)胞核的轉(zhuǎn)移。通過siＲNA敲低Nrf2，減弱PC12細(xì)胞中PF的保護(hù)作用，發(fā)現(xiàn)其抗氧化及抗炎活性減弱，提示PF可能通過促進(jìn)Nrf2表達(dá)和激活來調(diào)節(jié)抗氧化反應(yīng)元件相關(guān)基因表達(dá)，從而在腦缺血再灌注損傷后發(fā)揮抗氧化和抗炎作用。
鈣離子是機(jī)體各種生理活動(dòng)必不可少的離子，可以維持細(xì)胞膜兩側(cè)的生物電位，維持正常的神經(jīng)傳導(dǎo)功能。鈣離子大量內(nèi)流可導(dǎo)致神經(jīng)元中Ca2+濃度升高，進(jìn)而破壞細(xì)胞內(nèi)外離子平衡，引起神經(jīng)細(xì)胞損傷。在N-甲基-D-天冬氨酸誘導(dǎo)的原代海馬神經(jīng)元中的興奮性毒性模型中，Ca2+大量內(nèi)流導(dǎo)致神經(jīng)元細(xì)胞損傷，PF(100 μmol/L和200 μmol/L)干預(yù)能提高細(xì)胞生存力，并抑制細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度。
Wang等研究結(jié)果提示，PF可抑制谷氨酸誘導(dǎo)的PC12細(xì)胞損傷模型胞內(nèi)Ca2+超載和鈣調(diào)蛋白激酶Ⅱ(CaMKⅡ)的表達(dá)，在加入CaMKⅡ的抑制劑KN93后改善細(xì)胞損傷，表明PF介導(dǎo)的神經(jīng)保護(hù)作用主要通過防止Ca2+內(nèi)流和抑制CaMKⅡ的過度表達(dá)實(shí)現(xiàn)。
自噬(autophagy)是真核細(xì)胞中一種普遍而又重要的生命現(xiàn)象，當(dāng)細(xì)胞受到內(nèi)部因素或外界刺激后，自噬能夠去除損壞的胞內(nèi)異常物質(zhì)，并利用降解產(chǎn)物提供能量和重建細(xì)胞結(jié)構(gòu)，維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)和細(xì)胞生命活動(dòng)。
在帕金森病中，酸敏感離子通道ASIC的病理活化會(huì)導(dǎo)致多巴胺能神經(jīng)元變性。Gu等發(fā)現(xiàn)，PF可下調(diào)6-羥基多巴胺誘導(dǎo)的帕金森病動(dòng)物模型ASIC1a的表達(dá)，降低帕金森病特殊標(biāo)記α-突觸核蛋白(α-SYN)水平，減少多巴胺及其代謝物，改善自噬功能，延遲多巴胺能神經(jīng)元變性及丟失。同時(shí)在細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中也證明了PF可增強(qiáng)α-SYN的自噬降解。Ma等研究結(jié)果顯示，PF可通過降低岡田酸誘導(dǎo)的SH-SY5Y細(xì)胞自噬體數(shù)量來發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。
PF有抗炎活性，能對(duì)抗神經(jīng)炎癥反應(yīng)從而發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。如在神經(jīng)退行性病變中，大腦內(nèi)Aβ寡聚體富集，通過刺激小膠質(zhì)細(xì)胞過度活化產(chǎn)生持續(xù)神經(jīng)炎癥反應(yīng)，進(jìn)而加速神經(jīng)退行性疾病的發(fā)展。
有研究發(fā)現(xiàn)，PF預(yù)處理可減少Aβ1-42誘導(dǎo)的AD動(dòng)物模型TNF-α、IL-1β、IL-6產(chǎn)生，抑制NF-κB磷酸化，從而抑制小膠質(zhì)細(xì)胞的過度活化，抑制神經(jīng)炎癥反應(yīng)。在神經(jīng)炎癥的體外實(shí)驗(yàn)中，有研究表明，PF能顯著阻斷LPS誘導(dǎo)的海馬細(xì)胞死亡，同時(shí)抑制NO、TNF-α和IL-1β水平，這種阻斷作用也是通過減少小膠質(zhì)細(xì)胞活化從而減少炎癥因子釋放實(shí)現(xiàn)的。
綜上所述，PF作為一種神經(jīng)保護(hù)劑被廣泛用于神經(jīng)退行性疾病的研究中。PF作用于神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)揮其神經(jīng)保護(hù)作用是否有其專一的作用靶點(diǎn)，目前尚不完全清楚。中藥是神經(jīng)保護(hù)藥物及其先導(dǎo)化合物的來源，尋找小分子化合物能夠模擬神經(jīng)保護(hù)因子的作用，從而激活機(jī)體內(nèi)源性保護(hù)機(jī)制，促進(jìn)神經(jīng)元生長及存活，對(duì)阿爾茨海默病、帕金森病等神經(jīng)退行性疾病的治療有重要意義。有關(guān)PF的神經(jīng)保護(hù)機(jī)制有待實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步研究。