植物提取物神經(jīng)保護(hù)活性及作用機(jī)制研究進(jìn)展

廖 陽(yáng)， 閆榮玲， 黃國(guó)文， 尹業(yè)師， 劉小文

(1. 湖南科技學(xué)院化學(xué)與生物工程學(xué)院， 永州425199； 2. 湘南優(yōu)勢(shì)植物資源綜合利用湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 永州425199； 3. 湖南省銀杏工程技術(shù)中心， 永州425199)

中樞或外周神經(jīng)元由于各種原因?qū)е录?xì)胞結(jié)構(gòu)異常或破壞即神經(jīng)元損傷，神經(jīng)元損傷往往會(huì)影響細(xì)胞功能，且損傷達(dá)到一定程度后會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)DNA受損、Ca2+含量過(guò)高以及胞內(nèi)大量自由基富集，這些事件又會(huì)激發(fā)細(xì)胞程序性死亡。神經(jīng)細(xì)胞損傷與凋亡使機(jī)體表現(xiàn)出各種不同癥狀，帕金森疾病、阿爾茲海默病、亨廷頓病等神經(jīng)退行性疾病就與神經(jīng)元損傷及凋亡密切相關(guān)。雖然不同類型神經(jīng)退行性疾病的發(fā)病原因、中樞部位、病理進(jìn)程、典型癥狀不盡相同，但均出現(xiàn)中樞神經(jīng)損傷甚至凋亡這一現(xiàn)象。因此，具神經(jīng)保護(hù)功效的活性成分，其可顯著抑制神經(jīng)損傷而成為有效預(yù)防或治療相關(guān)神經(jīng)退行性疾病的重要藥物來(lái)源。包括傳統(tǒng)中藥在內(nèi)的植物資源是篩選治療人類各類疾病活性成分的天然寶庫(kù)，且現(xiàn)代藥理學(xué)研究表明許多植物提取物中含有神經(jīng)保護(hù)活性成分，因此從植物根、莖、葉、花、果等不同部位提取用于神經(jīng)保護(hù)和退行性疾病治療的活性成分成為近年研究熱點(diǎn)[1-3]。

1 導(dǎo)致神經(jīng)元損傷的原因

1.1 外因

導(dǎo)致神經(jīng)元損傷的外因包括缺血、缺氧、出血、外傷等。以導(dǎo)致中樞神經(jīng)損傷的常見外因腦缺血為例，主要原因是血管栓塞造成腦血流量減少、使腦組織缺血的同時(shí)氧氣供應(yīng)不足導(dǎo)致中樞神經(jīng)損傷，且損傷嚴(yán)重程度隨著缺血缺氧持續(xù)時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，即使采取有效措施及時(shí)治療使缺血組織恢復(fù)供血和供氧，依然會(huì)使缺血組織及神經(jīng)系統(tǒng)的病理?yè)p害進(jìn)一步加重甚至不可逆[4]。除此之外，越來(lái)越多研究表明，過(guò)度運(yùn)動(dòng)也可能導(dǎo)致神經(jīng)元損傷尤其是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中負(fù)責(zé)掌管學(xué)習(xí)、記憶、情緒的海馬這一部位，因?yàn)樗鼤?huì)引起海馬N-甲基-D-天冬氨酸受體(NMDAR)過(guò)度激活，導(dǎo)致神經(jīng)元出現(xiàn)興奮性毒性損傷[5]。

1.2 內(nèi)因

導(dǎo)致神經(jīng)元損傷的內(nèi)因往往是神經(jīng)元自身某些結(jié)構(gòu)與功能的失常，且這些結(jié)構(gòu)與功能失常最先發(fā)生在分子水平的某一(些)特定基因或蛋白質(zhì)上。如Tau蛋白異常修飾與聚集、聚谷氨酰胺毒性蛋白高級(jí)結(jié)構(gòu)的異常等就被證明與神經(jīng)退行性疾病密切相關(guān)[6]。大部分蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能異常是其遺傳基因發(fā)生突變導(dǎo)致的，如IRF2BPL突變導(dǎo)致其編碼的蛋白質(zhì)功能異常會(huì)引發(fā)神經(jīng)性紊亂癥狀的發(fā)生[7]。這些基因的突變程度與患者病癥的嚴(yán)重程度之間存在顯著相關(guān)性，比如發(fā)生蛋白質(zhì)無(wú)法完整編碼、功能完全喪失的無(wú)義突變患者相對(duì)基因序列中僅個(gè)別核苷酸(堿基)突變的錯(cuò)義突變患者，前者癥狀更嚴(yán)重；這些基因突變效應(yīng)往往是顯性的，這意味著基因兩個(gè)拷貝中的其中一個(gè)發(fā)生突變就會(huì)導(dǎo)致個(gè)體患病，因此致病率更高[8]。分子水平的異常還會(huì)引發(fā)細(xì)胞器和生物膜結(jié)構(gòu)與功能等亞細(xì)胞水平的異常，如生物膜中不飽和脂質(zhì)過(guò)氧化導(dǎo)致膜流動(dòng)性降低、膜出現(xiàn)空洞、細(xì)胞內(nèi)容物外漏，細(xì)胞中自由基增多，最終細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)、新陳代謝、信號(hào)傳導(dǎo)等結(jié)構(gòu)與功能出現(xiàn)異常，嚴(yán)重時(shí)甚至出現(xiàn)細(xì)胞凋亡。

2 具神經(jīng)保護(hù)功效植物提取物活性成分種類

越來(lái)越多的植物活性成分被發(fā)現(xiàn)具有顯著神經(jīng)保護(hù)活性，這些提取物主要集中在萜類、黃酮、皂苷、多酚、酰胺、多糖、生物堿等。通過(guò)對(duì)提取物進(jìn)行大孔吸附樹脂、正反相硅膠、高效液相色譜，以及核磁共振、質(zhì)譜等手段分離和鑒定出提取物中部分單體化合物(表1)。

3 植物提取物神經(jīng)元保護(hù)活性

3.1 離體保護(hù)活性

3.1.1 細(xì)胞損傷誘導(dǎo)及活性檢測(cè)指標(biāo)

PC12、SH-SY5Y等模式細(xì)胞株或皮層、海馬、丘腦等特定中樞部位神經(jīng)細(xì)胞經(jīng)原代培養(yǎng)和分離得到的細(xì)胞常用于植物提取物神經(jīng)元保護(hù)活性檢測(cè)。離體神經(jīng)細(xì)胞根據(jù)研究需要選擇魚藤酮、乙醇、過(guò)氧化氫、1-甲基-4-苯基吡啶(MPP+)、丙磺舒(MPTP/p)、β-淀粉樣蛋白(Aβ)、NO供體SNP等化學(xué)試劑誘導(dǎo)細(xì)胞損傷、凋亡，或建立帕金森病(PD)等神經(jīng)疾病體外細(xì)胞模型。在此基礎(chǔ)上再往培養(yǎng)體系中加入植物提取物，比較對(duì)照組與處理組的細(xì)胞形態(tài)、細(xì)胞活力、細(xì)胞增殖等特定指標(biāo)，來(lái)反映提取物是否具有神經(jīng)元保護(hù)活性及活性強(qiáng)弱。檢測(cè)時(shí)常用四甲基偶氮唑鹽微量酶反應(yīng)比色法(MTT法)檢測(cè)細(xì)胞活力、流式細(xì)胞儀法分析DNA含量與細(xì)胞增殖活性、熒光染色法觀察細(xì)胞形態(tài)、TUNEL法檢測(cè)細(xì)胞凋亡、免疫組化法檢測(cè)細(xì)胞中微管蛋白形態(tài)結(jié)構(gòu)、Western Blot法檢測(cè)蛋白表達(dá)、熒光探法檢測(cè)細(xì)胞活性氧含量等。

3.1.2 植物提取物作用效果

銀杏、芡實(shí)、菟絲子、黃芩等植物提取物可顯著減少受損神經(jīng)元的細(xì)胞凋亡數(shù)目、降低乳酸脫氫酶(LDH)和丙二醛(MDA)生成、抑制DNA降解、降低胞質(zhì)鈣離子濃度、提高超氧化物歧化酶(SOD)等酶活、減弱細(xì)胞形態(tài)異常、改善細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)、減少細(xì)胞核固縮與凝聚、提高細(xì)胞存活率和增殖活性[38-41]。提取物除影響神經(jīng)元的細(xì)胞與亞細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理生化指標(biāo)外，還會(huì)上調(diào)或下調(diào)相關(guān)基因的表達(dá)，如綠茶提取物的沒(méi)食子兒茶素和沒(méi)食子酸酯就可促進(jìn)海馬神經(jīng)元凋亡因子Bcl-2表達(dá)增高、Bax表達(dá)降低[2]； 銀杏葉提取物可抑制caspase-3的過(guò)度表達(dá)[42]；金思維提取物則顯著提高了Aβ所導(dǎo)致的體外培養(yǎng)SH-SY5Y細(xì)胞PSD-95和p-CREB表達(dá)[43]。

3.1.3 保護(hù)活性的劑量依賴性

不同植物提取物以及同一植物提取物的不同極性部位，甚至同一極性部位的不同單體化合物之間的神經(jīng)元保護(hù)活性都可能存在顯著差異。徐靜等[44]比較了銀杏葉提取物及其所含單體銀杏內(nèi)酯B對(duì)體外培養(yǎng)的大鼠神經(jīng)元損傷保護(hù)作用，研究發(fā)現(xiàn)單體銀杏內(nèi)酯B的保護(hù)效果更佳，更適于高危人群的預(yù)防與干預(yù)。有研究發(fā)現(xiàn)植物提取物體外神經(jīng)保護(hù)活性呈劑量依賴性，如新生SD大鼠皮層神經(jīng)元原代培養(yǎng)液中加入的靈芝提取物，能長(zhǎng)時(shí)間抑制氧糖剝奪-再?gòu)?fù)氧損傷導(dǎo)致的神經(jīng)元凋亡，低含量處理時(shí)下調(diào)了促細(xì)胞凋亡相關(guān)蛋白如caspase-3、caspase-8表達(dá)，但高含量處理時(shí)除下調(diào)上述蛋白外還能下調(diào)caspase-9表達(dá)[45]。但這并不意味著提取物給藥含量越高效果越好，研究表明，0.1、1.0和10.0 μg/mL的不同含量藍(lán)莓提取物均可減緩過(guò)氧化氫導(dǎo)致的大鼠海馬神經(jīng)元氧化應(yīng)激損傷，但在1.0 μg/mL中間含量下效果最佳，之后含量再增加反而效果減弱。這些研究為人們篩選效果最優(yōu)而成本最低的植物活性提取物，并基于其研制用于防治神經(jīng)系統(tǒng)疾病的藥物配方提供了依據(jù)。

3.2 在體神經(jīng)元保護(hù)活性

3.2.1 動(dòng)物模型的構(gòu)建

植物提取物的神經(jīng)元保護(hù)活性在體研究主要在小鼠、大鼠等模式動(dòng)物上完成。一般通過(guò)手術(shù)部分損毀特定種中樞部位、中樞核團(tuán)試劑注射與腹腔注射等手段制得相關(guān)神經(jīng)退行性疾病動(dòng)物模型。定點(diǎn)手術(shù)部分損毀與中樞核團(tuán)試劑注射會(huì)根據(jù)研究需要選擇皮層、海馬、紋狀體、丘腦底核、脊髓等特定部位完成[46]；中樞核團(tuán)試劑注射與腹腔注射制模時(shí)，可使用的試劑多樣性特征顯著，如注射半乳糖/亞硝酸鈉誘導(dǎo)老年癡呆動(dòng)物模型、注射魚藤酮誘導(dǎo)帕金森病小鼠模型、注射三氯化鋁誘導(dǎo)老年癡呆動(dòng)物模型、注射亞硝酸鈉誘導(dǎo)記憶鞏固障礙模型、注射l-甲基4苯基-1,2,3, 6-四氫吡啶(MPTP)誘導(dǎo)帕金森模型、聯(lián)合腹腔注射檸檬酸鋁和亞硝酸鈉建立認(rèn)知障礙模型以及脂多糖(LPS)定位注射至黑質(zhì)誘導(dǎo)帕金森病模型和腹腔注射百草枯和代森錳制備帕金森病模型等[3,47-51]。

3.2.2 神經(jīng)活性檢測(cè)指標(biāo)與方法

常采用灌胃的方法對(duì)動(dòng)物模型進(jìn)行提取物給藥處理，并在持續(xù)一段時(shí)間后對(duì)比對(duì)照組與處理組的體征與行為、生理與生化、組織與解剖等指標(biāo)的變化，以此反映提取物神經(jīng)保護(hù)效果的優(yōu)劣。如通過(guò)觀察、稱量、計(jì)數(shù)得到站立次數(shù)、旋轉(zhuǎn)次數(shù)、爬桿能力、體重、生存率等行為學(xué)指標(biāo)，利用Morris水迷宮檢測(cè)大鼠認(rèn)知功能；采用MTT法檢測(cè)神經(jīng)細(xì)胞活力，RT-PCR檢測(cè)酪氨酸羥化酶(TH)、多巴胺(DA)、P-糖蛋白(P-GP)、興奮性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)體(EAAT)的 mRNA轉(zhuǎn)錄水平，采用酶聯(lián)免疫吸附法檢測(cè)超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)及谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GSH-PX)的活性；采用TUNEL法或流式細(xì)胞儀法檢測(cè)神經(jīng)元凋亡，采用高效液相色譜法檢測(cè)中樞特定神經(jīng)遞質(zhì)及其代謝物(如多巴胺及其代謝產(chǎn)物二羥基苯乙酸和高香草酸的含量)；采用激光共聚焦顯微鏡法檢測(cè)胞漿內(nèi)的Ca2+含量，采用Western Blot技術(shù)檢測(cè)P-糖蛋白(P-GP)、興奮性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)體(EAAT)以及Caspase-3等蛋白表達(dá)水平，采用免疫組織化學(xué)結(jié)合電鏡觀察檢測(cè)特定中樞部位(如黑質(zhì)致密區(qū)等)酪氨酸羥化酶活性和中樞神經(jīng)元超微結(jié)構(gòu)和數(shù)量。

3.2.3 在體保護(hù)活性的具體表現(xiàn)

馬齒莧、銀杏、山茱萸、狗棗獼猴桃、生姜、金思維、松樹等植物的表皮、根莖、葉片等部位提取物被證實(shí)具有顯著神經(jīng)保護(hù)活性[3,43,47-48,52-54]。銀杏提取物可減少帕金森模型動(dòng)物的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)、改善學(xué)習(xí)記憶能力，提高模型動(dòng)物相關(guān)中樞部位神經(jīng)元數(shù)量、神經(jīng)遞質(zhì)及其轉(zhuǎn)錄水平與代謝產(chǎn)物的含量，提高SOD及GSH-PX等蛋白或酶的活性，降低MDA含量和保護(hù)神經(jīng)元超微結(jié)構(gòu)，從而對(duì)帕金森病小鼠DA能、TH能神經(jīng)元均表現(xiàn)出明顯保護(hù)作用[47-48]。銀杏葉提取物還能通過(guò)調(diào)節(jié)不同時(shí)間點(diǎn)血管性癡呆大鼠海馬區(qū)相關(guān)蛋白表達(dá)，減少腦出血模型大鼠的腦含水量、提高神經(jīng)元線粒體的數(shù)量、減輕線粒體腫脹，從而達(dá)到保護(hù)神經(jīng)元的功效和促進(jìn)神經(jīng)功能恢復(fù)[54]。研究還發(fā)現(xiàn)，馬齒莧提取物可降低海馬區(qū)促凋亡蛋白Caspase-3、Bax的表達(dá)[34]；山茱萸提取物可有效改善認(rèn)知障礙大鼠在Morris水迷宮中的游泳軌跡和海馬CA1區(qū)神經(jīng)元功能[3]；狗棗獼猴桃葉提取物黃酮可減少局灶性腦缺血后的腦梗死體積以及缺血區(qū)凋亡細(xì)胞數(shù)目(P<0.05)[51]；生姜、金思維提取物可以明顯增高AD大鼠相關(guān)中樞的SOD、CAT、PSD-95、Shank、TrkA、MAPK、IRS-1/2、PI3K和p-CREB等系列蛋白的表達(dá)，減低NF-κB、IL-1β表達(dá)，在較好地發(fā)揮了神經(jīng)元保護(hù)功效這一基礎(chǔ)上，顯著改善了大鼠的學(xué)習(xí)與記憶能力，提高Alzheimer病大鼠的認(rèn)知功能[43,52]。除中樞神經(jīng)外，植物提取物對(duì)周圍神經(jīng)損傷也具有較好的保護(hù)效應(yīng)。薛鋒等[55]發(fā)現(xiàn)，銀杏葉提取物可顯著提高周圍神經(jīng)損傷后的脊神經(jīng)節(jié)感覺(jué)神經(jīng)元的乙酰膽堿脂酶以及酸性磷酸酶活性，改善神經(jīng)元超微結(jié)構(gòu)，并提高感覺(jué)神經(jīng)元存活率。石蠟切片結(jié)合顯微觀察則證明，銀杏葉提取物對(duì)烙閉淺層鞏膜靜脈法得到的持續(xù)性高眼壓模型大鼠的視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞具有顯著保護(hù)作用[56]。

3.2.4 保護(hù)活性的含量依賴性

植物提取物在體神經(jīng)保護(hù)活性也呈現(xiàn)顯著劑量依賴性。不管是銀杏葉提取物對(duì)帕金森小鼠TH能神經(jīng)元的保護(hù)效應(yīng)，還是色釘菇乙酸乙酯提取物對(duì)帕金森行為癥狀改善及其對(duì)黑質(zhì)DA能神經(jīng)元的保護(hù)效應(yīng)，續(xù)斷提取物對(duì)血管性癡呆大鼠學(xué)習(xí)記憶能力的改善及其海馬神經(jīng)元的保護(hù)作用，色釘菇乙酸乙酯提取物對(duì)脂多糖誘導(dǎo)小鼠黑質(zhì)星形膠質(zhì)細(xì)胞激活的抑制效應(yīng)，以及何首烏提取物對(duì)化學(xué)誘導(dǎo)損傷的小鼠黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元的保護(hù)作用，均表現(xiàn)出了明顯含量依賴性[1,48-51]。一定含量范圍內(nèi)神經(jīng)元保護(hù)效果會(huì)隨著濃度增加而逐漸增強(qiáng)，但達(dá)到一定含量后，效果增加不再明顯甚至可能產(chǎn)生不良效應(yīng)。楊東娜[51]在研究狗棗獼猴桃葉提取物黃酮對(duì)大鼠局灶性腦缺血后神經(jīng)元的保護(hù)作用時(shí)發(fā)現(xiàn)，小鼠對(duì)狗棗獼猴桃葉提取黃酮的最大耐受量大于0.12 g/kg體重。

4 植物提取物神經(jīng)元保護(hù)的作用機(jī)制

植物提取物的神經(jīng)保護(hù)作用機(jī)制十分復(fù)雜，涉及神經(jīng)細(xì)胞的生理生化、物質(zhì)代謝、信號(hào)傳導(dǎo)、基因表達(dá)等系列胞內(nèi)重要事件，而且事件間往往存在著緊密的邏輯聯(lián)系。如圖1所示，提取物會(huì)通過(guò)跨膜信號(hào)傳導(dǎo)，引起胞內(nèi)級(jí)聯(lián)放大效應(yīng)和細(xì)胞內(nèi)部的生理生化反應(yīng)，并最終上調(diào)或下調(diào)特定基因的表達(dá)水平，受到調(diào)節(jié)的酶或者蛋白又會(huì)進(jìn)一步影響激發(fā)細(xì)胞內(nèi)的生理生化響應(yīng)。

圖1 植物提取物神經(jīng)保護(hù)作用機(jī)制模式圖Figure 1 Neuroprotective mechanism of plant extracts

4.1 拮抗過(guò)度氧化應(yīng)激

中樞或周圍神經(jīng)損傷后均出現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)活性氧(ROS)大量產(chǎn)生、谷胱甘肽(GSH)消耗增加、SOD活性下降、MDA含量增加、乳酸脫氫酶(LDH)增加、線粒體膜電位上升等現(xiàn)象，因此過(guò)度氧化應(yīng)激被認(rèn)為是神經(jīng)元損傷的主要原因。在研究菟絲子、馬齒莧、綠茶、人參首烏、何首烏、松樹皮等中藥或其他植物提取物神經(jīng)保護(hù)機(jī)制時(shí)發(fā)現(xiàn)，受損傷神經(jīng)細(xì)胞中自由基、MDA、LDH等含量在提取物給藥處理后均顯著下降，而抗氧化相關(guān)酶或蛋白含量則顯著增加，可見提取物提高細(xì)胞抗氧化能力、降低細(xì)胞氧化應(yīng)激水平、維持生物膜正常生理功能、最終抑制神經(jīng)細(xì)胞凋亡，因此拮抗氧化應(yīng)激損傷是其他提取物對(duì)各類神經(jīng)元起到保護(hù)作用的重要機(jī)制[57-58]。

4.2 抑制細(xì)胞代謝異常

代謝足跡研究發(fā)現(xiàn)，受損神經(jīng)元除氧化應(yīng)激指標(biāo)發(fā)生明顯變化外，還會(huì)表現(xiàn)出顯著的細(xì)胞代謝異常。如β-淀粉樣蛋白損傷SAMP8小鼠原代海馬神經(jīng)元，其誘發(fā)的細(xì)胞代謝異常主要集中在葉酸代謝和?；撬岽x上，通過(guò)高通量質(zhì)譜解析及文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)檢索發(fā)現(xiàn)，L-磺基丙氨酸(L-Cysteic acid)、二氫葉酸(Dihydrofolate)、分支酸(Chorismate)這3個(gè)代謝物濃度較對(duì)照組差異顯著，通天草提取物干預(yù)處理后，這些小分子代謝產(chǎn)物又呈明顯上調(diào)勢(shì)，因此植物提取物影響細(xì)胞代謝也是發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)功效的重要機(jī)制之一[59]。

4.3 調(diào)控基因表達(dá)

植物提取物還可通過(guò)影響神經(jīng)細(xì)胞特定蛋白質(zhì)分子或蛋白調(diào)控因子的表達(dá)水平而發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。周雅楠等[60]研究發(fā)現(xiàn)，高含量藏藥旺拉提取物在維護(hù)受損神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)微管蛋白結(jié)構(gòu)的同時(shí)提高了微管蛋白的表達(dá)量，從而發(fā)揮出其對(duì)Aβ介導(dǎo)的大鼠前額葉神經(jīng)元損傷的保護(hù)作用。山茶花(Camelliajaponica)提取物會(huì)上調(diào)血管內(nèi)皮層細(xì)胞對(duì)內(nèi)皮源超極化因子的合成與釋放，起到保護(hù)缺氧損傷海馬神經(jīng)元的功效[8]。然而，受損神經(jīng)元的另一些蛋白質(zhì)分子在植物提取物干預(yù)下，表達(dá)水平不僅未上調(diào)還會(huì)顯著下調(diào)，人參-知母-赤芍提取物作用于血管性癡呆大鼠海馬神經(jīng)元時(shí)，就下調(diào)了海馬神經(jīng)元的N-甲基-D-天冬氨酸受體1(NMDAR1)表達(dá)水平，這一蛋白質(zhì)表達(dá)水平的顯著改變減輕了海馬CA1區(qū)神經(jīng)元的損傷，改善了模型大鼠的學(xué)習(xí)記憶能力[61]；靈芝(Ganodermalucidum)提取物也通過(guò)下調(diào)相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄水平，降低小膠質(zhì)細(xì)胞源性炎癥因子和細(xì)胞毒性因子(NO、TNF-α、L-1β)的產(chǎn)生和釋放，抑制小膠質(zhì)細(xì)胞的激活及其神經(jīng)毒性因子的釋放，保護(hù)多巴胺能神經(jīng)細(xì)胞[45]。

4.4 逆轉(zhuǎn)鐵死亡

鐵死亡是近年被廣泛關(guān)注的一種新型神經(jīng)元損傷機(jī)制。鐵死亡的主要特征包括細(xì)胞內(nèi)游離Fe2+介導(dǎo)的芬頓反應(yīng)，細(xì)胞膜脂質(zhì)的脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)，以及細(xì)胞內(nèi)活性氧(ROS)和谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GSH-Px)等含量明顯升高，通過(guò)Fe-ROS或者GSH-GPX4-ROS信號(hào)通路介導(dǎo)細(xì)胞及亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)發(fā)生形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能異常，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡[62-63]?？梢姡浔憩F(xiàn)出明顯的鐵依賴性，且是一種明顯區(qū)別于細(xì)胞凋亡、自噬、壞死的另一種細(xì)胞程序性死亡形式，其調(diào)控機(jī)制復(fù)雜，涉及鐵離子代謝、脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)和谷胱甘肽代謝等多個(gè)生物學(xué)過(guò)程，與腫瘤、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、缺血再灌注損傷、腎臟損傷、血液病等多種疾病的病理過(guò)程密切相關(guān)[64-65]。令人欣喜的是，一些中藥及植物提取物如麥冬皂苷D、白藜蘆醇、丹參酮、異丁基酰胺化合物等被發(fā)現(xiàn)可以有效逆轉(zhuǎn)或者緩解神經(jīng)元鐵死亡的進(jìn)程。在這些提取物活性成分的作用下，神經(jīng)細(xì)胞中的ROS、過(guò)氧化脂質(zhì)活性、鐵含量等均會(huì)顯著降低，而鐵蛋白、GPX4的表達(dá)得到提高，從而在阿爾茨海默病、帕金森癥等神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療上表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景[66-67]。

4.5 調(diào)節(jié)細(xì)胞信號(hào)通路

細(xì)胞代謝和信號(hào)傳遞途徑的各個(gè)環(huán)節(jié)間相互銜接和影響，不同代謝途徑和信號(hào)通路之間也相互聯(lián)系和形成交錯(cuò)的網(wǎng)絡(luò)，使細(xì)胞更好地響應(yīng)內(nèi)外環(huán)境變化。人們?cè)絹?lái)越重視從整個(gè)信號(hào)通路的視角來(lái)分析神經(jīng)保護(hù)機(jī)制。目前發(fā)現(xiàn)與植物提取物神經(jīng)元保護(hù)活性相關(guān)的細(xì)胞信號(hào)通路有環(huán)腺苷酸/環(huán)腺苷酸依賴蛋白激酶/環(huán)磷腺苷效應(yīng)元件結(jié)合蛋白即cAMP/PKA/CREB信號(hào)通路、p53-p21通路、PI3K/AKT細(xì)胞信號(hào)通路、蛋白激酶R樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶(protein kinase R-like ER kinase)即PERK通路等。以cAMP/PKA/CREB信號(hào)通路為例，細(xì)胞內(nèi)cAMP或鈣含量的升高使環(huán)磷腺苷效應(yīng)元件結(jié)合蛋白(CREB)的Ser133位被磷酸化而活化，被磷酸化后的CREB與真核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)TATA框上游cAMP反應(yīng)元件結(jié)合后啟動(dòng)下游基因的轉(zhuǎn)錄，從而影響蛋白質(zhì)表達(dá)水平來(lái)調(diào)節(jié)神經(jīng)元個(gè)體甚至整個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的功能。苗鑫等[68]通過(guò)研究推測(cè)，肉蓯蓉毛蕊花糖苷能保護(hù)D-半乳糖誘導(dǎo)損傷的PC12神經(jīng)細(xì)胞就上調(diào)了cAMP/PKA/CREB信號(hào)通路；朱芬芳等[69]利用Western Blot檢測(cè)絲氨酸/蘇氨酸激酶(AKT)和磷酸化AKT含量，發(fā)現(xiàn)黃芪提取物能明顯促進(jìn)磷酸化AKT蛋白表達(dá)，推測(cè)黃芪提取物保護(hù)缺氧/復(fù)氧神經(jīng)元可能與上調(diào)PI3K/AKT細(xì)胞信號(hào)通路有關(guān)。除上調(diào)部分信號(hào)通路外，也有一些提取物會(huì)下調(diào)特定細(xì)胞信號(hào)通路達(dá)到神經(jīng)元保護(hù)的目的，比如腦泰方提取物保護(hù)局灶性腦缺血大鼠海馬神經(jīng)元，就可能是通過(guò)抑制了PERK通路相關(guān)蛋白表達(dá)，下調(diào)PERK通路實(shí)現(xiàn)的[70]；五味子水提取液對(duì)叔丁基過(guò)氧化氫誘導(dǎo)小鼠皮層神經(jīng)元衰老有明顯保護(hù)作用，則可能與p53-p21信號(hào)通路下調(diào)有關(guān)[71]。

5 展望

神經(jīng)損傷與凋亡導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)疾病患者的人數(shù)呈不斷增加和年輕化趨勢(shì)，積極發(fā)揮天然植物提取物的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，篩選效果顯著、作用溫和、副作用少的活性成分來(lái)預(yù)防與治療神經(jīng)損傷及相關(guān)神經(jīng)系統(tǒng)疾病是一條可行性強(qiáng)的重要途徑。

我國(guó)幅員遼闊，一些生長(zhǎng)于特殊地形地貌和氣候環(huán)境中和具有典型地方特色的植物資源還有待深度挖掘。雖然以包括中藥在內(nèi)的植物體或其某一器官為原料進(jìn)行活性成分直接提取具有低成本等優(yōu)點(diǎn)，但部分植物種類本身是重要的林木、糧食等經(jīng)濟(jì)作物，有些甚至還不可再生。因此，傳統(tǒng)開發(fā)方式不利于生態(tài)保護(hù)和糧食安全，摸索建立植物細(xì)胞懸浮體系及其最佳生產(chǎn)工藝進(jìn)行高效率、大規(guī)模、更可控的生產(chǎn)是今后的重要研究?jī)?nèi)容。除挖掘新植物提取物資源外，對(duì)已明確具有神經(jīng)保護(hù)高活性的提取物進(jìn)一步分離純化，得到高純度活性成分甚至單體，可使人們更準(zhǔn)確地弄清某一提取物的作用機(jī)制，開展基于不同單體的復(fù)配配方開發(fā)，以及特定單體化合物的化學(xué)修飾等研究是今后的另一重要研究?jī)?nèi)容。

植物提取物神經(jīng)保護(hù)作用機(jī)制多數(shù)還停留在生理生化與組織解剖水平，即使深入到分子水平，也只關(guān)注單一基因表達(dá)水平變化或單一細(xì)胞信號(hào)通路相關(guān)蛋白表達(dá)的變化。然而，細(xì)胞內(nèi)的基因表達(dá)及細(xì)胞信號(hào)通路是相互聯(lián)系和相互影響的，因此還需更多地從蛋白質(zhì)組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)視角來(lái)闡釋提取物的神經(jīng)保護(hù)作用機(jī)制。越來(lái)越多的研究表明，藥物在作用于腦中樞的同時(shí)，往往也同步作用于動(dòng)物腸道，并影響和調(diào)控腸道寄生微生物菌落結(jié)構(gòu)及其代謝產(chǎn)物。這些代謝產(chǎn)物會(huì)直接影響腸道上分布地內(nèi)分泌細(xì)胞導(dǎo)致某些特定荷爾蒙分泌量的變化，或進(jìn)入血管經(jīng)血液循環(huán)達(dá)到腦部從而影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)的活動(dòng)[72]。因此，后續(xù)研究不應(yīng)再單一地關(guān)注植物提取物對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的影響，而是更多地從提取物對(duì)腦、腸的互作和協(xié)同這一角度來(lái)進(jìn)行闡釋。另一方面，目前對(duì)提取物神經(jīng)保護(hù)活性及其作用機(jī)制的在體研究主要集中在大鼠、小鼠等哺乳動(dòng)物模型上，后續(xù)還需更多地開展其他植物提取物作用于人體的相關(guān)研究，以期為它們?cè)谏窠?jīng)保護(hù)相關(guān)藥物或保健品的研發(fā)提供直接和可靠實(shí)驗(yàn)依據(jù)。