原花青素對(duì)阿爾茨海默氏病預(yù)防作用的研究進(jìn)展

廖 琴 楊 青孫譯蔓

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 410128）

原花青素對(duì)阿爾茨海默氏病預(yù)防作用的研究進(jìn)展

廖 琴 楊 青*孫譯蔓

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 410128）

阿爾茨海默氏?。ˋD）是老年人最常見的一種中樞神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病，患者出現(xiàn)認(rèn)知與記憶能力逐漸退化，病程呈進(jìn)行性加重，逐漸喪失獨(dú)立生活能力，最后導(dǎo)致死亡。至今，對(duì)于AD病因及其發(fā)病機(jī)制并不十分明確，目前，研究較為成熟且占主導(dǎo)地位的發(fā)病機(jī)理則是Aβ級(jí)聯(lián)假說，即β淀粉樣蛋白的異常沉積。本文綜合國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有研究，綜述了原花青素的生物學(xué)作用及其對(duì)Aβ生成代謝及神經(jīng)毒性的影響。

阿爾茨海默氏病 β-淀粉樣蛋白 原花青素

阿爾茨海默?。ˋlzeimer’s disease，AD）又名早老性癡呆癥，由神經(jīng)病理學(xué)家阿爾茨海默于1907年發(fā)現(xiàn)，是一種以記憶力衰退、認(rèn)知出現(xiàn)障礙、行為和性格改變?yōu)榕R床特征的中樞神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病。通常病情呈進(jìn)行性加重，逐漸喪失獨(dú)立生活能力，最終死亡。在我國(guó)阿爾茨海默氏病已成為導(dǎo)致老年人死亡的第四大原因。原花青素是一大類多酚化合物的總稱，在多種植物中含量豐富，具有超強(qiáng)的抗氧化和清除自由基能力、抗炎抗衰老以及保護(hù)心血管等生物藥理活性，在食品和藥品領(lǐng)域廣泛使用。許多研究表明，原花青素能有效預(yù)防和治療阿爾茨海默病。

1 概述

阿爾茨海默病是常見的一種老年癡呆疾病，臨床表現(xiàn)為認(rèn)知和記憶障礙，行為及性格改變，日常生活能力進(jìn)行性減退。隨著我國(guó)進(jìn)入老齡化社會(huì)，老年問題越來越成為社會(huì)關(guān)心的主要問題，其中危害嚴(yán)重的AD的發(fā)病率也逐漸升高，照顧AD病人和治療疾病給家庭和社會(huì)造成了很大的精神和經(jīng)濟(jì)壓力。

關(guān)于AD的發(fā)病機(jī)制現(xiàn)在仍不清楚，存在多種學(xué)說，例如Aβ級(jí)聯(lián)假說、Tau蛋白學(xué)說和膽堿能學(xué)說等。其中Hardy（1992）提出的Aβ級(jí)聯(lián)假說占主導(dǎo)地位，該假說認(rèn)為，Aβ的生成和清除失衡是導(dǎo)致神經(jīng)元變性和癡呆的起始因素。AD 的特征性病理變化為出現(xiàn)老年斑（senile plaque，SP）和神經(jīng)纖維纏結(jié)（neuofibrillary tangle，NFT）及神經(jīng)元缺失，其中SP的主要成分為β-淀粉樣蛋白（β-amyloid，Aβ）。吳樹亮（2004）等通過建立大鼠AD動(dòng)物模型證明一側(cè)側(cè)腦室內(nèi)慢性灌注Aβ1-24達(dá)28D時(shí)，神經(jīng)組織中可出現(xiàn)SP及NFT，并引起大鼠學(xué)習(xí)記憶功能下降。

2 原花青素

原花青素（proanthocyanidins，PC）是廣泛存在于日常食品或植物中的一類天然多酚類化合物，由不同數(shù)量的兒茶素和表兒茶素結(jié)合而成。最簡(jiǎn)單的PC是由兒茶素、表兒茶素或兩者形成的二聚體，此外還有三聚體、四聚體直至十聚體。根據(jù)聚合度不同，通常將二聚體至四聚體稱為低聚體，五聚體及以上稱為高聚體，聚合度大于十的稱為多聚體。Ou（2014）研究發(fā)現(xiàn)在許多含有PC的食物中，以高聚體為主，約40%可攝取的PC均為可吸收的單體或低聚體，在體內(nèi)外發(fā)揮著多種生物學(xué)作用。

2.1 清除自由基和抗氧化活性作用

PC分子結(jié)構(gòu)上酚羥基結(jié)構(gòu)很容易被氧化形成醌類結(jié)構(gòu)，使其對(duì)活性氧等自由基有很強(qiáng)的捕獲能力。同時(shí)，PC還能與金屬離子發(fā)生螯合反應(yīng)，具有極強(qiáng)的抗氧化活性。Chen（2014）等研究印度塔樹提取純化的原花青素具有很強(qiáng)的抗氧化和抗酪氨酸酶活性。李春陽（2006）等研究發(fā)現(xiàn)原花青素的抗氧化活性分別是維生素E和維生素C的50倍和20倍，能有效清除人體內(nèi)多余的自由基。此外，Li（2012）等從荔枝皮中提取分離的A型PC的二聚體和三聚體對(duì)自由基也具有很強(qiáng)的清除能力。

2.2 具有保護(hù)心血管系統(tǒng)的作用

Park等（2014）和Draijr等（2015等）研究發(fā)現(xiàn)原花青素可以治療大鼠的自發(fā)性高血壓在維持健康正常血壓及血管功能有著重要作用，可通過抑制低密度脂蛋白氧化活性，保護(hù)血管內(nèi)壁不受損害，從而有利于預(yù)防心腦血管疾病的發(fā)生。

2.3 抗炎功效

炎癥過程中，當(dāng)白細(xì)胞激活時(shí)，溶酶體蛋白酶分泌增加，同時(shí)產(chǎn)生大量活性氧。溶酶體蛋白酶和活性氧均能對(duì)血管彈性和內(nèi)皮細(xì)胞膜造成傷害，膠原酶、透明質(zhì)酸酶、彈性酶等能對(duì)血管內(nèi)壁的組成成分如膠原和彈性蛋白等造成破壞。PC通過其抗氧化活性作用能夠抑制這些酶的活性，發(fā)揮抗炎作用。Liu（2014）等研究發(fā)現(xiàn)PC可通過阻斷內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和核因子-kB介導(dǎo)的炎癥途徑提高鉛誘發(fā)的認(rèn)知障礙。Mahana（2015）等通過體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)OPC可抑制單核白細(xì)胞向巨噬細(xì)胞的分化，表明了原花青素能夠抑制炎癥反應(yīng)。Yang（2014）等實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)B型原花青素二聚體可抑制NLRP3炎性小體的激活，減少白細(xì)胞介素-1β的分泌，從而緩解血管內(nèi)皮細(xì)胞炎癥。

2.4 改善腦功能作用

唐瑛 等（2006）和孫靜 等（2009）研究發(fā)現(xiàn)，原花青素對(duì)記憶障礙的小鼠記憶學(xué)習(xí)功能有不同程度的改善作用，改善小鼠睡眠。在AD大鼠模型中，王歡 等（2013）和蔡洪斌 等（2011）也發(fā)現(xiàn)，原花青素能明顯改善AD模型大鼠的學(xué)習(xí)記憶功能和認(rèn)知功能，降低海馬神經(jīng)元－氧化氮合酶（nNOS）表達(dá)及NO的含量，對(duì)神經(jīng)細(xì)胞的凋亡有一定抑制作用，在一定程度上可益智抗癡呆。

3 原花青素對(duì)AD的預(yù)防治療作用

大量研究證明Aβ沉積和神經(jīng)毒性是導(dǎo)致AD的發(fā)病主要原因，因此減少Aβ的生成、清除體內(nèi)的Aβ、抑制Aβ的聚集與沉積或阻斷Aβ的毒性可在預(yù)防和治療AD過程中起著決定性作用。研究發(fā)現(xiàn)具有多種生物學(xué)活性的原花青素在以上方面均有著重要的作用。

3.1 減少Aβ的生成與阻斷其代謝途徑

Aβ來源于Aβ前體蛋白（amyloid precursor protein，APP）的跨膜區(qū)域，通過APP淀粉樣降解途徑產(chǎn)生。Borroni 等（2003）對(duì)60例AD研究證明，AD患者血清總膽固醇水平高于正常對(duì)照組，且膽固醇水平與AD的嚴(yán)重程度有關(guān)。Refolo（2001）等研究表明過表達(dá)APP轉(zhuǎn)基因鼠的膽固醇水平可調(diào)節(jié)Aβ產(chǎn)生，降膽固醇藥可改善Aβ的沉積與血清膽固醇水平。因此，可通過調(diào)節(jié)膽固醇水平減少Aβ的生成，而原花青素對(duì)膽固醇有較強(qiáng)的降解作用，Ogino等（2007）研究表明蘋果多酚（主要為原花青素）能夠在大鼠肝臟和血清內(nèi)抑制膽固醇氧化代謝產(chǎn)物誘導(dǎo)的脂質(zhì)過氧化，并促進(jìn)糞便中膽固醇和酸性類固醇的排泄。

3.2 抑制Aβ的自我聚集

Selkoe（2003）綜述體內(nèi)外研究表明Aβ在部分腦區(qū)的沉積對(duì)神經(jīng)元具有毒性作用，導(dǎo)致神經(jīng)元的功能障礙并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。Mendel 等（2013）研究Aβ在平滑肌處沉淀，可逐漸取代血管壁上的平滑肌細(xì)胞引起血管中膜分層和微動(dòng)脈瘤的形成，其在血管周邊沉積則導(dǎo)致紅細(xì)胞破裂引起小出血。Porat等（2006）發(fā)現(xiàn)植物中存在的多種多酚類成分包括原花青素可以通過其抗氧化活性或直接抑制Aβ42自我聚集保護(hù)神經(jīng)。陳博凡等（2012）研究紅景天屬植物及其原花青素成分對(duì)酪氨酸酶及Aβ42聚集有直接的抑制作用。Ono等（2008）的研究也證明葡萄籽的主要提取物原花青素具有顯著的Aβ聚集抑制活性，并體外表現(xiàn)出明顯的神經(jīng)保護(hù)作用。同樣，Toda等（2011）的體外實(shí)驗(yàn)也證明原花青素對(duì)Aβ聚集的抑制作用約是蘋果多酚的兩倍，且在高濃度時(shí)是還可解離Aβ沉淀，此外，原花青素可以抑制Aβ誘導(dǎo)PC-12的細(xì)胞毒性，對(duì)神經(jīng)的保護(hù)作用大于蘋果多酚。

3.3 阻斷Aβ的神經(jīng)毒性機(jī)制

Aβ的神經(jīng)毒性是由多種途徑與多種機(jī)制共同參與作用的過程，包括炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激與自由基的生成、膽堿能影響等。PC可通過阻斷Aβ的神經(jīng)毒性機(jī)制來預(yù)防治療AD。

腦代謝水平高，耗氧量大，抗氧化酶相對(duì)不足，易于受到氧應(yīng)激和活性氧的損傷。在AD形成過程中，Aβ可能通過破壞鈣穩(wěn)態(tài)導(dǎo)致線粒體功能受損，使其產(chǎn)生大量活性氧自由基（ROS）。PC具有跨越血腦屏障的能力，可直接保護(hù)大腦中樞神經(jīng)系統(tǒng)，它超強(qiáng)的抗氧化活性和清除自由基的能力，可抑制Aβ的神經(jīng)毒性。Xu等（2009）測(cè)試發(fā)現(xiàn)蓮房原花青素（LSPC）對(duì)由AD或年老因素導(dǎo)致的認(rèn)知損傷有良好的治療效果。謝朝陽等（2005）研究表明PC通過其抗氧化作用，可體外預(yù)防由Aβ25-35引起的PC-12細(xì)胞凋亡，提高細(xì)胞存活率。

AD的發(fā)生伴隨著一個(gè)緩慢的炎癥過程，活化的膠質(zhì)細(xì)胞能夠釋放一系列促炎因子，如白細(xì)胞介素1（IL-1）、IL-6和腫瘤壞死因子（TNF-α）等，炎性產(chǎn)物在機(jī)體內(nèi)持續(xù)增高形成慢性炎癥。PC具有抗炎功效，可抑制蛋白酶活性，能保護(hù)心血管的完整性，消除Aβ在AD病理過程中引發(fā)的炎癥，Wang等（2009）體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，葡萄籽提取物（PC為主要成分）可有效緩解AD模型小鼠腦部的炎癥反應(yīng)并能抑制Aβ的沉積。在體外實(shí)驗(yàn)中，Wang等（2012）研究表明PC干預(yù)可溶性神經(jīng)毒素AβOs的產(chǎn)生。

乙酰膽堿（acetylcholine，Ach）是維持中樞神經(jīng)興奮與抑制平衡的主要神經(jīng)遞質(zhì)，與記憶和學(xué)習(xí)密切相關(guān)。Auld等（1998）研究表明Aβ對(duì)膽堿能神經(jīng)系統(tǒng)具有多重作用：可抑制細(xì)胞對(duì)膽堿的攝取，減少Ach的合成；抑制神經(jīng)內(nèi)源性Ach的釋放；與膽堿酯酶形成復(fù)合物，毒性增強(qiáng)；降低GTP酶的活性，阻斷M受體的信號(hào)傳導(dǎo)，影響膽堿能神經(jīng)的信號(hào)傳導(dǎo)。PC能夠調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的神經(jīng)遞質(zhì)，保護(hù)膽堿能系統(tǒng)。Xu等（2009）實(shí)驗(yàn)表明PC可以修復(fù)膽堿酯酶活性，增加乙酰膽堿量。謝海 等（2008）實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)PC能顯著改善老年癡呆患者的腦功能，可能是通過調(diào)節(jié)腦內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)的含量，保護(hù)膽堿能神經(jīng)起作用的。Wang等（2012）通過體外實(shí)驗(yàn)顯示生物合成的PC代謝產(chǎn)物可修復(fù)基底突觸傳遞，且PC單體可減少Aβ介導(dǎo)的大腦神經(jīng)病變，修復(fù)大腦學(xué)習(xí)與記憶功能。

4 總結(jié)和展望

AD是一種多因異質(zhì)性疾病，其病因和發(fā)病機(jī)制至今還不十分確切。其中，β淀粉樣蛋白級(jí)聯(lián)假說占主導(dǎo)地位，并且研究的較為成熟。越來越多證據(jù)表明，Aβ是各種原因誘發(fā)AD的共同通路，是AD形成和發(fā)展的關(guān)鍵因素。PC的抗氧化能力、清除自由基作用、抗炎等生物藥理活性使得其在對(duì)Aβ生成、沉積和神經(jīng)毒性的抑制等方面具有重要作用，能夠有效預(yù)防治療AD。但PC對(duì)AD的作用機(jī)理仍需進(jìn)一步研究，以期為食品、藥品的開發(fā)提供可靠的理論依據(jù)。

[1] Hardy，J A.；Higgins，G A.，Alzheimer’s disease：the amyloid cascade hypothesis[J].Science，1992，（256）：184-185.

[2] 吳樹亮，金連弘，李竹琴，等.阿爾茨海默氏病動(dòng)物模型的建立[J].解剖科學(xué)進(jìn)展，2004，（10）：109-111.

[3] Ou，K.，Gu，L..Absorption and metabolism of proanthocyanidins[J].J Funct Food，2014，（7）：43-53.

[4] Chen，X X.，Liang，G.，Chai，W M.，et al.Antioxidant and antityrosinase proanthocyanidins from Polyalthia longifolia leaves[J].J Biosci Bioeng，2014，118（15）：583-587.

[5] 李春陽，許時(shí)嬰，王璋.DPPD法測(cè)定葡萄籽原花青素清除自由基的能力[J].食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào)，2006，25（2）：102-106.

廖琴（1995—），女，本科在讀，動(dòng)物醫(yī)學(xué)專業(yè)。

楊青（1976—），女，教授。

“國(guó)家自然科學(xué)基金”（31272630）和“作物種質(zhì)創(chuàng)新與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科學(xué)基金項(xiàng)目”（12KFXM02）。