汪白云 由广旭 刘卫平 杨柳 刘国良 李庆伟 薛慧 刘斌
作者单位:121000 锦州市中心医院药剂科(汪白云);116013 沈阳军区大连疗养院医务部(由广旭);116000 辽宁省军区第十三干休所(刘卫平);154007 黑龙江中医药大学佳木斯学院(杨柳,刘国良,李庆伟,薛慧,刘斌)
痴呆是一种多发生在老年,以精神活动障碍为主要症状,以神经元纤维缠结为主要病理改变的进行性神经变性疾病。老年期痴呆以阿尔茨海默病(AD)及血管性痴呆(VD)为多见。目前尚无特别有效的药物和方法。不过,流行病学调查已经证明,在AD和VD[1-3]病理生理学方面,不仅遗传因素,各种危险因素,如老化、高血压、糖尿病等也扮演重要角色。事实上,AD患者也同时会出现脑血管异常,例如脑供血减少或者微血管完整性的破坏[4-5]。此外,许多AD患者患有糖尿病或者是血糖水平和胰岛素信号功能异常,同时它们都伴随着AD的神经纤维缠结和老年斑的堆积。因此,痴呆的生理病理学致病机制,比想象的要复杂,需要研究者探索中药、营养膳食等有益干预手段,阻止和改善痴呆。
钩藤散源自《本事方》,由钩藤、石膏、陈皮、麦冬、半夏、菊花等11味药组成,原治肝厥头晕之证。
据国外报道[6],脑血管痴呆患者服用钩藤散12周,脑内的处理容量增加、对刺激音的反应能力增强,认知能力改善,额叶的信息处理能力增强,由此可见钩藤散对脑血管性痴呆有明显改善作用。同时服用钩藤散还可使阿尔茨海默型痴呆患者局部脑血流量明显改善[7]。
在临床研究中,患者的认识功能靠以下实验评估,P3事件相关的脑电位记录,迷你心理状态测试,以及语言流畅性测试。Yamaguchi S等[8]发现钩藤散7.5 g/(kg·d),12周,对带有轻度认知损伤的慢性脑卒中患者,能够改善与注意力和判断力相关的电生理指数,提高神经心理学测试的得分。Suzuki等[9]发现在钩藤散治疗组的认知功能和日常活动能力有所改善,在安慰剂组和另一个复方组则无改善。钩藤散对于痴呆患者的日常活动和认知功能的改善作用,是其特有的药理学作用。
2.1 局部缺血模型 钩藤散具有改善和预防认知缺陷动物模型学习及记忆缺陷的作用[10]。在一过性脑缺血小鼠模型(T2VO)的研究中,单独给予钩藤散提取物[375~750 mg/(kg·d),口服],相当于人每日治疗剂量的10~30倍,结果钩藤散对T2VO引发的空间认知缺陷产生保护作用,并且这个作用能被M1受体拮抗剂(pirenzepine)逆转[11]。另外,在颈总动脉结扎(P2VO)小鼠模型中,在P2VO后,给予钩藤散[750 mg/(kg·d),口服],能改善P2VO引起的空间认知缺陷,停止使用钩藤散或M1受体拮抗剂则无对认知能力的改善作用。由此可知,钩藤散的作用是可逆的或至少是以M1受体兴奋为媒介。另一方面,Yuzurihara M等[12]证明,钩藤散提取物在被动回避实验中,对局部缺血后的治疗[0.5~2 g/(kg·d),共7 d]有一个抗遗忘作用,并且这个作用可以被5-HT1A受体拮抗剂NAF-190所消除。可见,钩藤散可通过在脑中的多重多神经机制,发挥对血管性痴呆的保护和治疗作用。
钩藤散对脑局部缺血动物模型认知缺陷的有益作用,可能主要归因于钩藤,因为当给予一个与钩藤散有效剂量大致相当的剂量,钩藤提取物而不是无钩藤的钩藤散的提取物,改善了这些动物模型的认知缺陷。李虹等使用柴胡桂枝汤提取物作为参照,这个复方对于P2VO引起的认知缺陷没有作用[13]。柴胡桂枝汤包括九个生药,其中有四味药和钩藤散是相同的(半夏、甘草、人参、生姜),临床上用于治疗感冒,肺炎,胃溃疡[14],以及炎性疾病[15]。虽然在中医中这些疾病不是钩藤散的治疗对象,但是,其改善认知缺陷是它的独特药理作用应该被认真考虑。
2.2 老化和糖尿病动物模型 通过老化和糖尿病动物模型,成功的验证了钩藤散改善认知缺陷的趋势。其中有两个原因,第一,人和动物随着年龄的增长,认知功能在减弱[16]。第二,证据表明糖尿病和痴呆之间有密切的关系[17-18]。例如,很多AD患者出现不正常的血糖水平,且在胰岛素信号系统上出现缺陷,并伴随着AD的神经纤维缠结和老年斑[19]。
Zhao Q等[20]使用20周龄的老化加速小鼠(SAMP8)作为老化动物模型,验证了钩藤散对于老化引起的认知缺陷和情绪异常的治疗趋势。研究过程中,在第0天,这些动物接受了暂时局部缺血(T2VO)或者是假手术,然后给予钩藤散[750 mg/(kg·d),口服]3周。从第3天开始,SAMP8小鼠在目标识别试验和水迷宫试验中显示学习和记忆的紊乱,类焦虑行为降低,且在水迷宫试验中由于动物接受了暂时局部缺血,本来就较弱的SAMP8小鼠的学习能力更加恶化。从损伤后3 d开始给予钩藤散干预,则能够改善带有和不带有局部缺血损伤的SAMP8小鼠的记忆和情绪缺陷,所以由老化和局部缺血损伤引起的记忆和情绪紊乱,是钩藤散治疗的靶标[21]。
钩藤散也能改善糖尿病动物模型动物的认识和情绪紊乱。最近Kinzo Matsumoto等[22]和Dinel AL等[23]证明,2型糖尿病动物模型C57BLKS/J-db/db小鼠,在9周龄或更老后,与同龄的没有糖尿病的m/m小鼠相比,显示出认知行为的损伤,类焦虑行为和运动活性降低。在7周时开始给予钩藤散[375~750 mg/(kg·d),口服],其作用就像tacrine 2.5 mg/kg灌胃一样,改善了db/db小鼠的认识缺陷,但却没有改善它们的运动活性、血糖水平或是体质量。Zhao Q等发现[24],钩藤散的干预,也能够改善经链脲霉素处理的1型糖尿病模型大鼠的认知缺陷,但不改善血糖值。另外,经研究钩藤散也能改善db/db小鼠的类焦虑行为。
2.3 钩藤散对痴呆动物模型的神经化学修饰作用 若干神经化学的研究发现,为钩藤散改善痴呆动物模型认识功能损伤提供了证据。
2.3.1 胆碱能系统 目前,改善中枢胆碱能系统功能是治疗痴呆的有效策略之一,因为,在痴呆患者身上,中枢胆碱能系统被恶化。这个策略可以治疗VD患者的认知缺陷[25]。使用T2VO和P2VO小鼠作为VD动物模型,与假手术组相比,在大脑皮层和海马中乙酰胆碱的水平显著降低,给予钩藤散治疗效果就像给予tacrine治疗一样,可以逆转降低的乙酰胆碱水平[26]。此外,在P2VO小鼠模型上,皮层和海马中编码胆碱乙酰基转移酶(ChAT)和毒M3、M5受体亚型的基因的表达下调,而编码M1、M2、M4受体亚型的基因没有被下调,经钩藤散和tacrine治疗后,这种下调可以被逆转[26]。这些基因对于P2VO手术以及对于钩藤散和tacrine治疗的敏感性不同的原因还不清楚,但是我们可以知道,在VD动物模型上,钩藤散和tacrine可以改善认知缺陷,至少一部分是靠中枢胆碱能系统介导。在Zhao Q等[27]进行的体外(ex vivo)研究中表明,tacrine能够降低脑中的乙酰胆碱酯酶的活性,而钩藤散不能,所以,钩藤散是经通过一个与tacrine不同的机制来改善中枢胆碱能系统的功能。
Zhao Q还发现[27],中枢胆碱能系统功能以一个年龄依赖的方式发生紊乱,并且,在db/db小鼠上这种紊乱是被加速的。在db/db小鼠7周的时候,每天给予钩藤散 (375~750 mg/kg,口服)和tacrine(2.5 mg/kg,灌胃),可以预防胆碱能标记蛋白表达的下调和胆碱能神经元的减少。从而推测钩藤散和tacrine在糖尿病动物上,也许是通过抑制由糖尿病引起的某种中枢胆碱能系统介导的神经退行性病变,从而发挥改善认知缺陷的作用。
2.3.2 与神经信号相关的神经可塑性 谷氨酸能系统包括N-甲基-D-天冬氨酸受体(NMDAR),NMDAR是学习和记忆的神经元基础之一[28]。一些关键蛋白的磷酸化,例如NMDAR,钙调节蛋白激酶2(CaMK2),cAMP反应元件结合蛋白(CREB),都发生在谷氨酸受体激活后,它涉及到神经可塑性背后的分子机制,并关联到学习和记忆。CREB的磷酸化,牵涉到下游基因的转录,这些基因编码的蛋白包括脑源性神经营养因子(BDNF),它是学习和记忆的要素。
Zhao Q等[27]利用赋形剂处理假手术和T2VO的SAMP8小鼠,在22周龄或者更老时,与对照组动物相比(即同龄对照SAMR1和青年SAMP8),皮层中的p-NMDAR1,p-CaMK2和p-CREB的水平明显降低。这些年龄依赖性的改变,与脑中的BDNF表达下调相伴。另一方面,每天给予钩藤散(750 mg/kg,口服),可以逆转SAMP8组中神经可塑性关联信号蛋白表达水平的减少[28]。结果表明,钩藤散改善认知缺陷与调节神经信号系统关联蛋白的表达水平有关,为钩藤散改善痴呆动物模型的认知功能提供了另一个分子生物学的证据。
2.3.3 血管内皮生长因子(VEGF)和血小板衍生生长因子(PDGF)系统 VEGF和PDGF系统也许是钩藤散抗痴呆作用的靶点[29]。VEGF是一个缺氧引发分泌的信号分子,它与受体酪氨酸激酶相互影响。例如,上皮细胞中VEGFR2促进血管形成[30]。在脑中,VEGF/VEGFR2系统也表达在神经元、星形胶质细胞和神经祖细胞中[31],其在局部缺血的脑中对促进血管生成有重要作用,可在脑卒中康复期降低神经生理性损伤[32-33],并且关系到大鼠海马的活性(神经形成和认知能力)。在海马神经元中,VEGF关系到细胞内Ca2+浓度,激活CaMK2,使长时程增强效应成为可能。与VEGF的作用相似,PDGF-A和B以及它们的受体(PDGFRα和β)在脑中也扮演多种角色。包括少突神经胶质细胞的增生、迁移和分化,突触的向外生长[34],NMDA受体功能的调节和神经保护[35]。在老龄动物中,这些因素的提高能够改善认知缺陷和心理活动。
Zhao Q等[27]经过对神经学和免疫组织化学的研究发现,钩藤散每天重复给药,可以逆转SAMP8小鼠VEGF和VEGFR2以及PDGF和PDGFRα的表达水平的下调。Sadoun E和Reed MJ[36]发现,老化引起血管形成损伤,一部分是由于VEGF的减少。老龄小鼠脑中血管形成障碍是一个足以损伤学习和记忆功能的分子生物学过程。钩藤散很可能是通过影响脑中VEGF和PDGF系统,发挥治疗老化引起的认知紊乱的作用,但是钩藤散和tacrine调节VEGF和PDGF系统的分子机制仍然不清楚。Kakinuma等[37-38]发现,乙酰胆碱通过PI3K/Akt/HIF-1α/VEGF通路,以一种依赖毒蕈碱而不是烟碱受体机制的方式,提高VEGR和ChAT蛋白在心内上皮细胞中的表达,发挥保护心肌细胞的作用。综上,这些研究结果发现使我们推测,毒蕈碱胆碱能系统和VEGR系统功能具有紧密联系,钩藤散的某些化学成分与内源性因子相互影响,从而改善了由老化或糖尿病引发的认识缺陷。
中医认为,老年痴呆症是以本虚标实为特征的常见疾病。其属“呆病”“愚痴”“神呆”范畴,中医药在治疗老年期痴呆方面有许多独特的理论和有效的方药,钩藤散就是其中之一。临床研究表明,中药复方钩藤散能够改善痴呆患者(包括AD和VD)认知功能紊乱和情绪/心理症状。本文中大量的实验研究为临床研究提供了有力支持。
然而,钩藤散治疗老年痴呆症仍然存在不足。钩藤散能够改善反射性认知功能和BPSD,但如果停药这个作用则减弱,让我们预测钩藤散的治疗作用就像其他抗痴呆药物一样,也可能是治标的。另外,长期给药可能会引起副作用,例如,假性醛固酮增多症(是一个主要归因于复方中甘草引发的副作用)。与钩藤散复方化学成分研究相比,聚焦于植物来源的活性成分的鉴定、药代动力学、生物转化合成方面,进展很少。
在临床上,老年痴呆目前很难治愈,国内外的相关研究正处于探索积累阶段。所以我们要更深入的探索钩藤散治疗痴呆症的作用机制及靶点,充分发挥中医药的优势,推进中药治疗老年痴呆症的研究和应用。