蛇床子素對神經(jīng)退行性疾病的作用及機(jī)制

路遙 曾常茜

（大連大學(xué)醫(yī)學(xué)院，遼寧大連116622）

蛇床子素（osthole）是最先從傘形科植物中提取分離出的天然香豆素類化合物，其在傘形科一年生草本植物蛇床 Cnidium monnieric（L.）Cuss.的干燥成熟果實中含量較高（約為2%）?，F(xiàn)代藥理學(xué)實驗研究表明：蛇床子素具有抗腫瘤、抗炎、抗痙攣、抗凝血等功效[1-3]。隨著對蛇床子素的深入研究發(fā)現(xiàn)，其在神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病中亦有重要作用，如減少神經(jīng)元凋亡、抑制炎癥因子釋放、維持血腦屏障完整性等[4-6]。本文就蛇床子素對神經(jīng)退行性疾病的作用及相關(guān)機(jī)制作一綜述。

1 蛇床子素概述

蛇床子素，別名歐芹酚甲醚、甲氧基歐芩酚，其化學(xué)名稱為7-甲氧基-8-異戊烯基香豆素（7-methoxy-8-[3-methylpent-2-enyl]coumarin），存在于當(dāng)歸屬、古當(dāng)歸屬、綿果芹屬、蛇床屬、阿魏屬、獨活屬、巖風(fēng)屬、歐防風(fēng)屬、歐芹屬、前胡屬、茴芹屬、栓翅芹屬、亮蛇床屬、西風(fēng)芹屬、白芷屬等多屬植物中[7]。蛇床子素屬于香豆素類化合物，分子量為224.29，其結(jié)構(gòu)由苯環(huán)、吡喃酮環(huán)和異戊烯結(jié)構(gòu)組成，其中苯環(huán)和吡喃酮環(huán)是其核心結(jié)構(gòu)，如圖1所示[8]。低含量（35%，50%等）蛇床子素為黃綠色粉末，高含量（90%以上）蛇床子素為白色針狀結(jié)晶粉末。蛇床子素可溶于堿溶液、甲醇、乙醇、三氯甲烷、丙酮、醋酸乙酯和沸石油醚等，不溶于水和石油醚。

圖1 蛇床子素化學(xué)結(jié)構(gòu)

2 蛇床子素與神經(jīng)退行性疾病

2.1 蛇床子素與缺血性腦損傷

腦血管病是危害人類生命和健康的常見病。腦缺血損傷所涉及的病理生理機(jī)制十分復(fù)雜，包括氧自由基生成過多、炎癥因子分泌增加、凋亡相關(guān)基因激活、血腦屏障破壞等多種病理過程[9]。

Ji HJ等[4]通過永久性結(jié)扎雙側(cè)總動脈閉塞（permanent occlusion of bilateral common carotid arteries，2VO）大鼠建立腦缺血性損傷模型，通過Morris水迷宮①M(fèi)orris水迷宮是英國心理學(xué)家Morris于20世紀(jì)80年代初（1981）設(shè)計并應(yīng)用于腦學(xué)習(xí)記憶機(jī)制研究的一種實驗手段，其在阿爾茨海默?。ˋD）研究中的應(yīng)用非常普遍實驗發(fā)現(xiàn)蛇床子素可以明顯改善2VO大鼠的空間學(xué)習(xí)及記憶能力,研究結(jié)果表明：蛇床子素可以改善大鼠缺血性腦損傷認(rèn)知缺陷。Mao X等[6]通過大腦中動脈閉塞（middle cerebral artery occlusion，MCAO）建立大鼠局灶性腦缺血模型，觀察蛇床子素對改善腦缺血所致的認(rèn)知缺陷及神經(jīng)元損傷的作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，蛇床子素預(yù)處理MCAO大鼠 7 d，其神經(jīng)病理學(xué)得分為1.43±0.20，較MCAO大鼠明顯降低（P＜0.05），神經(jīng)病理學(xué)損傷明顯改善，梗死面積較未用蛇床子素處理組大鼠明顯減少。Chen T等[10]將皮質(zhì)神經(jīng)元置于缺氧缺糖（OGD）環(huán)境中培養(yǎng) 4 h，并用 3-（4，5-二甲基噻唑-2）-2，5-二苯基四氮唑溴鹽（MTT）實驗研究蛇床子素對OGD損傷模型神經(jīng)元存活率的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在OGD前2 h，分別用不同濃度蛇床子素預(yù)處理的神經(jīng)元，其存活能力隨著蛇床子素的濃度增加而增加。以上研究表明：蛇床子素對缺血性腦損傷所致神經(jīng)元損傷具有保護(hù)作用。

2.1.1 在腦缺血性損傷時 腦內(nèi)自由基產(chǎn)生、清除狀態(tài)受到破壞，氧自由基大量產(chǎn)生并攻擊生物膜的脂類、糖、蛋白質(zhì)及細(xì)胞內(nèi)的核酸，從而導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞死亡[9]。Ji HJ等[4]用2VO模型研究蛇床子素的抗氧化能力發(fā)現(xiàn)，蛇床子素處理2VO大鼠3周后，大鼠的海馬勻漿中丙二醛（MDA）含量顯著低于2VO組大鼠；蛇床子素處理組大鼠海馬勻漿中過氧化氫酶、谷胱甘肽過氧化物酶（GPx）活性明顯高于2VO組大鼠。Chao XD等[5]采用MCAO模型，發(fā)現(xiàn)蛇床子素預(yù)處理組大鼠腦梗死區(qū)和缺血半暗區(qū)較MCAO組谷胱甘肽（GSH）活性明顯增加，髓過氧化物酶（MPO）活性及MDA含量明顯降低。由此可見，蛇床子素通過減弱過量氧自由基形成并且增加抗氧化能力發(fā)揮保護(hù)神經(jīng)元的作用。

2.1.2 腦缺血損傷后 白介素-1β（IL-1β）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）等產(chǎn)生增加，誘導(dǎo)缺血區(qū)腦組織中白介素-8（IL-8）生成增加。IL-8是免疫性炎癥反應(yīng)過程中的炎性趨化細(xì)胞因子，在缺血性腦損傷中起著重要作用。腦缺血損傷后，缺血區(qū)腦組織中IL-8生成增加，使大量中性粒細(xì)胞激活，促進(jìn)其趨化和浸潤，并釋放毒性氧自由基、細(xì)胞因子和一些炎癥介質(zhì)，導(dǎo)致局部腦水腫和腦組織壞死。一氧化氮合酶（NOS）是一氧化氮（NO）合成的限速酶，誘導(dǎo)型NOS（iNOS）在生理條件下不表達(dá)，在神經(jīng)元受到損傷或炎癥反應(yīng)時被大量激活，持續(xù)產(chǎn)生大量NO，發(fā)揮細(xì)胞毒性作用，誘導(dǎo)神經(jīng)元細(xì)胞凋亡[11]。 Chao DX 等[5]、Li F 等[12]研究發(fā)現(xiàn)，蛇床子素可以明顯降低 MCAO 大鼠 IL-1β，IL-8，TNF-α，環(huán)氧合酶-2（COX-2），iNOS等炎癥因子，表明蛇床子素可以通過抗炎作用對抗腦缺血損傷。

B細(xì)胞淋巴瘤因子-2（Bcl-2）是一種抗凋亡蛋白，Bcl-2相關(guān)X蛋白（Bax）是一種促凋亡蛋白，Bax/Bcl-2的比例關(guān)系是決定細(xì)胞凋亡抑制作用強(qiáng)弱的關(guān)鍵因素，而且半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3（caspase-3）在凋亡起始階段起主要作用。Ji HJ等[4]通過檢測2VO大鼠海馬組織凋亡相關(guān)蛋白，發(fā)現(xiàn)2VO大鼠海馬Bcl-2蛋白表達(dá)下調(diào)、Bax蛋白表達(dá)上調(diào)、caspase-3激活，而蛇床子素明顯抑制Bcl-2表達(dá)下調(diào)、Bax表達(dá)上調(diào)并減輕caspase-3的激活；由此提示，蛇床子素對缺血性腦損傷具有一定的保護(hù)作用，其機(jī)制可能與通過調(diào)控凋亡相關(guān)蛋白，抑制細(xì)胞凋亡有關(guān)。

在缺血性腦損傷大鼠神經(jīng)元中c-Jun氨基端激酶（JNK）通路高度激活c-Jun磷酸化，并且在缺血所致的凋亡中具有重要作用[13]。在MCAO模型建模后3 h，給大鼠腹腔注射0.1 mg/kg D-JNKI1（JNK抑制劑），使腦損傷區(qū)域從（8.2± 8.5）mm 降低到（13.9 ± 6.2）mm[13]。 Chen T 等[10]又進(jìn)一步通過蛋白質(zhì)印記（Western blot）檢測神經(jīng)元胞外信號調(diào)節(jié)激酶（ERK）1 和 ERK 2（統(tǒng)稱為 ERK1/2）及JNK活化情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，蛇床子素能明顯延長ERK1/2的活化時間并抑制JNK活化，表明蛇床子素對腦缺血神經(jīng)元損傷具有保護(hù)作用，其機(jī)制與蛇床子素通過調(diào)控ERK1/2、JNK信號通路，進(jìn)一步發(fā)揮其抗凋亡作用有關(guān)。

文獻(xiàn)報道基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMP）在腦缺血的病理過程中具有重要作用。腦缺血患者腦組織MMP-9酶原和活化的MMP-9迅速增加，活化的MMP異常增加將促進(jìn)蛋白質(zhì)的異常水解，因此而破壞血腦屏障的完整性及增加梗死面積[14]。Mao X等[6]通過Western blot和明膠酶譜分析法研究發(fā)現(xiàn)MCAO組大鼠海馬MMP含量及活性增高，蛇床子素可以明顯降低MMP含量、抑制MMP活性，提示蛇床子素可能是通過抑制MMP，進(jìn)而保存血腦屏障完整性從而發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。

2.2 蛇床子素與自身免疫性腦脊髓炎（EAE）

EAE是一種主要由CD4（人體免疫系統(tǒng)中的1種重要免疫細(xì)胞）陽性Th1細(xì)胞（CD4+Th1）介導(dǎo)的，以中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)小血管周圍單核細(xì)胞浸潤和髓鞘脫失為特征的自身免疫性疾病。

在EAE的炎癥應(yīng)答反應(yīng)中Th1細(xì)胞激活小膠質(zhì)細(xì)胞，并促進(jìn)小膠質(zhì)細(xì)胞分泌子干擾素-γ（IFN-γ）、白介素-2（IL-2）、TNF-α 等促炎因子，導(dǎo)致神經(jīng)纖維脫髓鞘。神經(jīng)生長因子（NGF）可以通過調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞亞群（Th1與Th2）細(xì)胞因子之間的平衡而作為一種抗炎介質(zhì)，并且可以降低 EAE中IFN-γ的水平[15]。Chen XH等[16]通過給C57BL/6小鼠注射髓鞘少突膠質(zhì)細(xì)胞糖蛋白35-55氨基酸肽（MOG35-55）建立 EAE模型，并在注射MOG35-55 7 d（亞臨床階段）和13 d（臨床階段）后分別用蛇床子素處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在亞臨床階段用蛇床子素治療可以推遲疾病過程，而在以上2種階段用蛇床子素治療均可以減弱小鼠炎癥和髓鞘脫失并改善磁共振成像結(jié)果。此外，蛇床子素可以增加NGF分泌并抑制IFN-γ分泌。由此可見：蛇床子素通過調(diào)節(jié)IFN-γ對EAE發(fā)揮保護(hù)作用。

2.3 蛇床子素與帕金森?。≒D）

PD又稱震顫麻痹，是一種常見的神經(jīng)功能障礙疾病，是中老年人最常見的中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病，其病理特征以黑質(zhì)部位的多巴胺能神經(jīng)元變性為主。

乳酸脫氫酶（lactate dehydrogenase，LDH）正常情況下存在于細(xì)胞質(zhì)中，一旦細(xì)胞膜受損，LDH即被釋放到細(xì)胞外，因此，通過檢測腦組織中LDH的活性，可判斷細(xì)胞受損的程度。細(xì)胞色素C（細(xì)胞色素的1個亞類）是一種水溶性蛋白，具有調(diào)控細(xì)胞能量代謝和凋亡的雙重功能。Liu WB等[17]使用N-甲基哌嗪（MPP＋）處理PC12細(xì)胞（1種常用的神經(jīng)細(xì)胞株）建立多巴胺能神經(jīng)元損傷模型，并觀察蛇床子素預(yù)處理后對MPP＋損傷PC12細(xì)胞的保護(hù)作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，蛇床子素預(yù)處理可以明顯改善PC12細(xì)胞活性，降低LDH的釋放，表明蛇床子素對多巴胺能神經(jīng)元細(xì)胞具有保護(hù)作用。進(jìn)一步通過Western blot技術(shù)檢測PC12細(xì)胞Bax，Bcl-2和細(xì)胞色素C的蛋白表達(dá)水平，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：蛇床子素＋MPP＋處理組與單純MPP＋處理組相比Bax表達(dá)升高幅度和Bcl-2表達(dá)下降幅度均顯著減少，Bax/Bcl-2的比值也明顯降低，細(xì)胞色素C釋放量明顯減少。表明蛇床子素可能通過降低Bax/Bcl-2的比值減少神經(jīng)元的凋亡，減少細(xì)胞色素C的釋放來調(diào)控能量代謝，從而發(fā)揮保護(hù)多巴胺能神經(jīng)元的作用。

2.4 蛇床子素與AD

AD是一種以認(rèn)知障礙、記憶減退為臨床特征的老年性中樞神經(jīng)退行性疾病，其病理學(xué)特征為β-淀粉樣蛋白（Aβ）在腦內(nèi)異常聚集，膠質(zhì)細(xì)胞過度活化并釋放炎性介質(zhì)引起神經(jīng)毒性作用，最終導(dǎo)致神經(jīng)元凋亡[18]。

神經(jīng)炎癥在AD發(fā)病過程中的作用越來越受到重視，現(xiàn)在研究表明[19]，在AD腦中存在持久的炎癥反應(yīng)。龔其海等[19]通過側(cè)腦室注射脂多糖誘導(dǎo)大鼠的神經(jīng)炎癥模型，蛇床子素組大鼠在造模前3 d，每日1次灌胃40 mg/kg蛇床子素，造模后5 d，開始Morris水迷宮檢測大鼠的空間記憶能力，蘇木精-伊紅染色（HE染色）觀察大鼠海馬神經(jīng)元損傷情況，發(fā)現(xiàn)蛇床子素可明顯縮短大鼠定向航行實驗中的逃避潛伏期，延長空間探索實驗中的校正逃避潛伏期，減輕海馬神經(jīng)元損傷；進(jìn)一步通過實時定量PCR(real time-PCR)法測定海馬炎癥因子信使核糖核酸（mRNA）水平，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，蛇床子素顯著降低大鼠海馬組織中TNF-α，IL-1β，NOS2和Cox-2的mRNA表達(dá)水平。表明蛇床子素可減輕脂多糖誘導(dǎo)的大鼠學(xué)習(xí)記憶減退及海馬神經(jīng)元損傷，其機(jī)制與抑制炎癥相關(guān)基因的mRNA表達(dá)有關(guān)。

細(xì)胞在靜息狀態(tài)下，核因子-κB（NF-κB）以無活性的潛在狀態(tài)存在于細(xì)胞漿中，與NF-κB抑制性蛋白（IκB）結(jié)合組成異源多聚體（p50-p65-IκBα或 p50-p65-IκBβ）。當(dāng)細(xì)胞受到 NF-κB 激活劑刺激時胞漿中的 NF-κB三聚體復(fù)合物中的 IκB發(fā)生磷酸化，隨后賴氨酸殘基發(fā)生泛素化，在蛋白酶小體作用下裂解，從三聚體中解離出來，從而使p50-p65異二聚體表現(xiàn)出NF-κB活性，活化的NF-κB從細(xì)胞漿易位至細(xì)胞核內(nèi)，與NF-κB序列結(jié)合，發(fā)揮轉(zhuǎn)錄調(diào)控作用。在病理情況下，腦內(nèi)大量沉積的Aβ能夠誘導(dǎo)星形膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)的 NF-κB過度活化，釋放炎癥因子、產(chǎn)生氧化應(yīng)激反應(yīng)等，促進(jìn)神經(jīng)元凋亡。程淑意等[20]用40μmol/L的Aβ25-35作用于星形膠質(zhì)細(xì)胞 24 h，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，NF-κB過度活化，IκBα（NF-κB 的抑制 蛋 白 ）發(fā) 生 磷 酸 化 及 降解。蛇床子素（0.01～ 1μmol/mL）可顯著抑制Aβ25-35誘導(dǎo)的 NF-κB過度活化，上調(diào)細(xì)胞核內(nèi)IκBα的表達(dá)。表明蛇床子素通可以拮抗 Aβ25-35的神經(jīng)毒性作用，延緩AD發(fā)生發(fā)展的作用機(jī)理可能與上調(diào)星形膠質(zhì)細(xì)胞中IκBα的表達(dá)，抑制NF-κB的過度活化表達(dá)有關(guān)。

2.5 蛇床子素與癲癇

癲癇（epilepsy）是由多種原因引起的神經(jīng)元反復(fù)同步化異常放電所致的突然性、反復(fù)性和短暫性的運(yùn)動、感覺、意識、精神、植物神經(jīng)等功能異常的腦部疾病，典型的臨床表現(xiàn)為癲癇持續(xù)狀態(tài)。Luszczki JJ等[21]通過對小鼠最大電休克誘導(dǎo)癲癇模型，并在腹腔注射蛇床子素后15，30，60及120 min分別觀察其抗驚厥作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，其半數(shù)有效量（ED50）為 259～631 mg/kg。Luszczki JJ 等[22]對蛇床子素、歐前胡素和丙戊酸3種藥物的抗驚厥和神經(jīng)毒害作用進(jìn)行比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，3者的 ED50分別為 253～639，167～290，167～290 mg/kg，半數(shù)中毒量（TD50）為：329～443，531～648，363～512 mg/kg，保護(hù)指數(shù)（TD50/ED50）分別為：1.13～2.60，0.83 ～2.44，1.72～2.00，可以看出，蛇床子素在最大電休克誘導(dǎo)的癲癇模型中抗驚厥作用與丙戊酸相似，推測蛇床子素在抑制癲癇發(fā)作方面具有潛在的應(yīng)用價值。

3 展望

隨著對蛇床子素化學(xué)結(jié)構(gòu)、藥理學(xué)作用的深入研究，目前蛇床子素已由傳統(tǒng)應(yīng)用向新領(lǐng)域拓展，對腦缺血性損傷、EAE、PD、AD等多種神經(jīng)退行性疾病顯示出良好的療效，其作用機(jī)制主要與抗炎、抗氧化、抗凋亡、維持血腦屏障完整性等作用有關(guān)。在抗癲癇方面，雖然有研究表明：蛇床子素對電休克誘導(dǎo)大鼠癲癇模型具有抗驚厥作用[21-22]，但是其作用靶點、作用機(jī)制尚不明確，且對其他類型癲癇模型是否亦有抗痙攣作用尚未見報道，應(yīng)需進(jìn)一步研究。隨著蛇床子素對神經(jīng)退行性疾病作用機(jī)制和有效靶點的不斷深入研究，相信可以使蛇床子素在防治神經(jīng)疾病領(lǐng)域中得到更廣泛的應(yīng)用。

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