小檗堿對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的保護(hù)作用研究進(jìn)展

       小檗堿又稱黃連素，是從黃連屬植物根莖中提取的一種異喹啉生物堿，目前臨床已制成片劑，用于治療腹瀉。小檗堿分子功能主要包括與受體結(jié)合、激酶活性、蛋白結(jié)合、轉(zhuǎn)錄活性、DNA結(jié)合及激酶調(diào)控因子活性，通過體外研究生物靶點(diǎn)的生化過程進(jìn)行分類，其中常見的包括信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、調(diào)控細(xì)胞周期、調(diào)節(jié)免疫及蛋白質(zhì)代謝過程。此外，小檗堿可作用阿爾茲海默?。ˋD）早老蛋白和分泌酶途徑、血管生成、凋亡信號(hào)通路、趨化因子和炎性因子介導(dǎo)的炎性通路、白細(xì)胞介素通路和P53通路等。小檗堿對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)退行性病變、腦血管病、腦外傷引起的炎癥反應(yīng)等具有治療作用。

       ① AD

       AD是中老年人群中常見的一種神經(jīng)退行性疾病，主要臨床表現(xiàn)為記憶力減退及認(rèn)知功能缺失，其典型病理特征為β淀粉樣蛋白（amyloid β-protein，Aβ）沉積、神經(jīng)纖維纏結(jié)和神經(jīng)元細(xì)胞死亡等。小檗堿能增強(qiáng)腦內(nèi)血小板-內(nèi)皮細(xì)胞黏附分子、血管內(nèi)皮 生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、人血管生成素-1 等表達(dá)，降低 Aβ 積累并抑制神經(jīng)元凋亡，促進(jìn)腦微血管形成和腦血流量恢復(fù)，改善 AD模型（3×Tg-AD）轉(zhuǎn)基因小鼠的認(rèn)知功能障礙。小檗堿還能通過磷酸化細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（phosphorylated extracellular regulated protein kinase，p-ERK）/真核翻譯啟動(dòng)因子2α（eukaryotic translation initiation factor 2α，eIF2α）/淀粉蛋白前β-分解酶1（β-secretase 1，BACE1）信號(hào)通路抑制Aβ42 的產(chǎn)生，增強(qiáng)Aβ自噬清除來緩解 Aβ 產(chǎn)生過程，抑制神經(jīng)元凋亡，改善神經(jīng)纖維纏結(jié)狀態(tài)，從而改善 AD 模型大鼠海馬區(qū)認(rèn)知學(xué)習(xí)和記憶保持能力。此外，AD 的發(fā)生進(jìn)程與淀粉樣前體蛋白（amyloid precursor protein， APP）表達(dá)相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)小檗堿不僅能通過顯著上調(diào) Aβ25～35 誘導(dǎo)的人神經(jīng)母細(xì)胞瘤 SK-N-SH 細(xì)胞中 miR-137 的表達(dá)，下調(diào) APP 表達(dá)，降低 APP 和 APP C端片段的高度磷酸化來調(diào)節(jié)APP 過程，還能通過抑制哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）/p70 核糖體蛋白 S6 激酶（p70 ribosomal protein S6 kinase，p70S6K）信號(hào)通路活化，降低 Aβ在APP/PS1 小鼠中的表達(dá)，抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激 pERK/eIF2α 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的 APP 裂解酶水平等多種途徑降低細(xì)胞凋亡率，發(fā)揮其保護(hù)作用。研究報(bào)道小檗堿對(duì)Aβ25-35誘導(dǎo)的神經(jīng)元損傷能夠發(fā)揮顯著的神經(jīng)保護(hù)作用，主要表現(xiàn)在細(xì)胞色素C的表達(dá)以及Bcl-2/Bax和Bcl-xl /Bax比率的恢復(fù)導(dǎo)致細(xì)胞凋亡率下降。小檗堿處理可顯著緩解魚藤酮誘導(dǎo)的SHSY5Y 細(xì)胞活力下降，恢復(fù)線粒體跨膜電位，增加Bcl-2 /Bax比值，降低 Caspase-3活化。另有研究顯示小檗堿能降低三轉(zhuǎn)基因阿爾茨海默病模型小鼠的Aβ表達(dá)，其機(jī)制可能與增加海馬組織Bcl-2表達(dá)以及降低 Bax 表達(dá)相關(guān)。

       ② 抑郁和焦慮

       抑郁癥是一種慢性情緒障礙，其發(fā)病機(jī)制較復(fù)雜，涉及環(huán)境、遺傳、生理等多種因素。小檗堿能夠顯著改變 5XFAD 轉(zhuǎn)基因小鼠和去卵巢大鼠在曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)、高架十字迷宮實(shí)驗(yàn)中的抑郁和焦慮行為學(xué)指標(biāo)。另外，小檗堿能緩解抑郁模型小鼠強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn)不動(dòng)時(shí)間和蔗糖偏好實(shí)驗(yàn)中糖水偏愛比的變化水平，減少乳酸和丙酮酸含量，而這些作用可能與促進(jìn)腺嘌呤核苷三磷酸（adenosine triphosphate，ATP）含量和 5′-單磷酸腺苷激活的蛋白激酶（adenosine 5′-monophosphate-activated protein kinase，AMPK）蛋白表達(dá)、促進(jìn)腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（brainderived neurotrophic factor，BDNF）表達(dá)從而逆轉(zhuǎn)miR-34b-5p 和 miR-470-5p 對(duì)抑郁行為和海馬神經(jīng)元生長的調(diào)控有關(guān)。

       ③ 神經(jīng)損傷

       神經(jīng)細(xì)胞損傷在一定程度上會(huì)引起細(xì)胞凋亡，引起神經(jīng)系統(tǒng)功能損失，該過程受腦內(nèi)膠質(zhì)細(xì)胞、神經(jīng)元的成熟度、細(xì)胞因子、炎癥因子等影響。研究發(fā)現(xiàn)小檗堿通過激活 mTOR 磷酸化，抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和自噬過程來提高氧糖剝奪/再灌注腎上腺嗜鉻細(xì)胞瘤 PC12 細(xì)胞的活力，通過上調(diào)過氧化物酶體增殖物激活受體 γ（peroxisome proliferatorsactivated receptor γ，PPARγ）、抑制核因子-κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）等因子發(fā)揮對(duì)大鼠海馬神經(jīng)元體外氧糖剝奪模型的保護(hù)作用。小檗堿還能通過p-ERK//C/EBP同源蛋白（C/EBP homologous protein，CHOP）/半胱氨酸蛋白酶-3（cysteinyl aspartate specific proteinase-3， Caspase-3）、蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）/糖原合成酶激酶3β（glycogen synthase kinase 3β，GSK3β）/ERK、磷酸肌醇-3-激酶（phosphoinositide 3-kinase，PI3K）/Akt、沉默調(diào)節(jié)蛋白1（silent mating type information regulation 2 homolog 1， SIRT1）、 低氧誘導(dǎo)因子-1（hypoxia-inducible factor-1，HIF-1）/p53 等多個(gè)信號(hào)通路來影響腦神經(jīng)凋亡相關(guān)通路，發(fā)揮對(duì)腦損傷模型的保護(hù)作用。不僅如此，小檗堿可促進(jìn)海馬CA1-CA3 區(qū)中小白蛋白免疫反應(yīng)神經(jīng)元和神經(jīng)纖維數(shù)量，調(diào)節(jié)神經(jīng)元中 Ca2+水平，從而對(duì)抗神經(jīng)元損傷。

       此外，小檗堿能緩解化療、物理損傷導(dǎo)致的神經(jīng)損傷。研究發(fā)現(xiàn)小檗堿可通過抑制腦組織中膠質(zhì)纖維酸性蛋白、NF-κB 和 Caspase-3 等蛋白水平，上調(diào)過氧化物酶體增殖受體 γ 輔激活因子-1α（peroxisome proliferators-activated receptor γ coactivator-1α， PGC-1α）和錳超氧化物歧化酶來激活 抗氧化和炎癥防御，進(jìn)而減輕阿霉素誘發(fā)的病理組織異常、認(rèn)知障礙和行為缺陷；可通過下調(diào) NOD樣受體熱蛋白結(jié)構(gòu)域相關(guān)蛋白 3（NOD-like receptor thermal protein domain associated protein 3，NLRP3）炎癥小體信號(hào)通路，減少炎癥因子白細(xì)胞介素-1β（interleukin-1β， IL-1β）、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）釋放，降低降鈣素基因相關(guān)肽表達(dá)水平，提高眶下神經(jīng)縮窄術(shù)制備三叉神經(jīng)痛大鼠神經(jīng)面部感覺區(qū)域的機(jī)械痛閾值。

       ④ 帕金森病

       帕金森病是世界上第2大神經(jīng)退行性疾病，且帕金森病炎癥過程與 NLR 家族 NLRP3 炎癥小體激活密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)小檗堿可增強(qiáng)黑質(zhì)自噬活性，降低 NLRP3 炎性小體水平；可通過調(diào)節(jié)長鏈非編碼 RNALINC00943/微小 RNA-142-5p/KPNA4/NF-κB 和激活單磷酸腺苷、AMPK，降低α突觸核蛋白、微管相關(guān)蛋白 1 輕鏈 3I（I microtubule-associated protein 1 light chain 3II，LC3II） 水平等來抑制炎癥和凋亡，保護(hù) 1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氫吡啶誘導(dǎo)帕金森病小鼠和1-甲基-4-苯基吡啶離子誘導(dǎo)小鼠小膠質(zhì)瘤 BV2 細(xì)胞的神經(jīng)元退化和損傷。此外，小檗堿可以穿透血腦屏障，實(shí)現(xiàn)在線粒體中積累，進(jìn)而抑制患帕金森病斑馬魚大腦六羥基多巴損傷細(xì)胞抑癌基因誘導(dǎo)的假定激酶 1（PTEN induced putative kinase 1， PINK1）蛋白積累和 LC3 蛋白過表達(dá)，進(jìn)而緩解斑馬魚多巴胺能神經(jīng)元的損失。腸道菌群可能也是小檗堿多功能作用的靶點(diǎn)。苯基丙氨酸-酪氨酸-多巴胺通路能向大腦提供多巴胺，而酪氨酸羥化酶（tyrosine 3-monooxygenase，TH） 以四氫生物蝶呤（tetrahydrobiopterin， BH4）為輔酶，是羥化酪氨酸并生成左旋多巴的限速酶。臨床研究發(fā)現(xiàn)小檗堿通過細(xì)菌產(chǎn)生的二氫小檗堿供應(yīng)硝基還原酶，促進(jìn)二氫小檗堿產(chǎn)生BH4，進(jìn)而增強(qiáng) TH 的活性來加速腸道細(xì)菌產(chǎn)生左旋多巴，且糞腸或屎腸球菌移植與小檗堿聯(lián)用更能顯著增加帕金森病小鼠的腦多巴胺水平，改善帕金森病癥狀。此外，帕金森動(dòng)物模型中會(huì)出現(xiàn)加速細(xì)胞凋亡性神經(jīng)元死亡的現(xiàn)象，小檗堿能增強(qiáng) Bcl-2表達(dá)并降低Bax表達(dá)，降低Bax與Bcl-2的比率，抑制海馬細(xì)胞凋亡，進(jìn)一步改善短期記憶障礙。

       ⑤ 癲癇

       癲癇是腦部神經(jīng)元高度同步化異常放電引起的感覺、運(yùn)動(dòng)、意識(shí)、精神、行為等異常，約30%患者應(yīng)用抗癲癇藥物難以控制病情，嚴(yán)重影響生活質(zhì)量。顳葉癲癇是最常見類型，目前認(rèn)為海馬結(jié)構(gòu)改變是癲癇重要病理基礎(chǔ)。利用不同濃度小檗堿對(duì)紅藻氨酸誘導(dǎo)的顳葉癲癇大鼠模型進(jìn)行處理，觀察其對(duì)癲癇發(fā)作的影響，結(jié)果顯示小檗堿可明顯減少大鼠癲癇發(fā)作次數(shù)，通過對(duì)氧化應(yīng)激標(biāo)志物丙二醛、亞硝酸鹽和超氧化物歧化酶進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果顯示丙二醛和亞硝酸鹽水平降低，超氧化物歧化酶水平無明顯變化，提示小檗堿可通過降低丙二醛和亞硝酸鹽水平抑制氧化應(yīng)激反應(yīng)以減少癲癇發(fā)作。

       對(duì)小檗堿（黃連素）在毛果蕓香堿誘導(dǎo)的大鼠癲癇模型中抗抽搐和減輕記憶損害作用的研究顯示，在癲癇大鼠模型中注入25mg/kg小檗堿后，可明顯推遲首次抽搐發(fā)作時(shí)間，且注入50、100mg/kg時(shí)延遲時(shí)間更長，說明小檗堿抗癲癇作用具有濃度依賴性；此外，過氧化氫酶、谷胱甘肽和超氧化物歧化酶作為大腦中重要的抗氧化成分，癲癇發(fā)作24h后，海馬中過氧化氫酶水平增高，經(jīng)小檗堿處理后過氧化氫酶和谷胱甘肽水平均明顯升高，而超氧化物歧化酶水平與處理前無明顯變化，說明小檗堿可通過提高過氧化氫酶和谷胱甘肽水平來抑制氧化應(yīng)激反應(yīng)，而對(duì)超氧化物歧化酶無影響。另外，該實(shí)驗(yàn)提示小檗堿可改善癲癇模型鼠的記憶障礙，但對(duì)無癲癇發(fā)作的對(duì)照組大鼠記憶功能無影響，因此小檗堿可抑制抽搐發(fā)作，且無記憶力損害等不良反應(yīng)。此外，另有研究顯示，小檗堿可通過阻斷海馬CA1神經(jīng)元鉀離子通道而抑制細(xì)胞凋亡，促進(jìn)細(xì)胞存活。

       參考資料

       [1]馬洪歌,姚麗芬.小檗堿治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)疾病研究進(jìn)展[J].中華實(shí)用診斷與治療雜志,2017,31(09):929-931.

       [2]陳美琳,李芝奇,范琦琦,等.小檗堿藥理作用及其相關(guān)作用機(jī)制研究進(jìn)展[J].中草藥,2022,53(18):5861-5872.

       作者簡介：

       小泥沙，食品科技工作者，食品科學(xué)碩士，現(xiàn)就職于國內(nèi)某大型藥物研發(fā)公司，從事營養(yǎng)食品的開發(fā)與研究。