银杏叶提取物对神经退行性疾病的作用机制及研究进展

张徽，王淑静，袁天宇，杨骄，代民言，张琦，金成斌

(哈尔滨商业大学药学院，黑龙江 哈尔滨 150076)

银杏叶提取物(Ginkgobilobaextract)是从银杏干叶中提取的含有黄酮类、萜类内脂、甾体等100多种化合物的混合物[1]。研究发现，银杏叶提取物具有清除氧自由基、改善血液流变学、拮抗血小板活化因子、保护神经系统、抗癌等多种药理作用[2]。近年来，随着阿尔茨海默病(Alzheimer disease，AD)、帕金森病(Parkinson′s disease，PD)、亨廷顿舞蹈病(Huntington disease，HD)等神经退行性疾病发病率的增长，银杏叶提取物对神经保护作用的研究也日益增多。目前银杏叶提取物主要用于注意力不集中﹑记忆力衰退﹑痴呆等神经损伤性疾病，其具体作用机制较为复杂，本文将根据神经退行性疾病的发病机制阐述银杏叶提取物对神经系统的保护作用。

1 银杏叶提取物的药理作用

银杏(GinkgobilobaLinn.)为银杏科银杏属落叶乔木，别名白果树、公孙树，是现存种子植物中最古老的孑遗植物，有“活化石”之称[3]。其叶子和果实等部分均有较高的药用价值。传统医学研究发现银杏叶味甘、苦、涩、平，归心、肺二经，其功能主要有活血化瘀，通络止痛，敛肺平喘，化浊降脂等，多用于胸痹中风，肺虚咳喘，高脂血症[4]。目前国际标准的银杏叶提取物是按照德国Schwabe专利工艺生产的EGB761，其成分主要包括：黄酮类24%，羧酸类13%，原花青素类7%，萜内酯类6%，儿茶素类2%，非黄酮苷类20%，白果酸<0.0005%，高分子化合物4%，无机物5%，水分3%，其他3%。银杏叶提取物中含有多种有效成分，并发挥着不同的药理作用。

目前银杏叶提取物被广泛认可的药理作用主要有：①抗氧化作用：银杏叶提取物具有清除氧自由基和羟自由基、减弱自由基氧化损伤的能力[5]。Ran等[6]通过建立兔心肌缺血再灌注损伤模型发现银杏叶提取物可调节超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)酶活性和心肌肌钙蛋白Ⅰ来清除氧自由基，改善缺血心肌细胞的抗氧化能力；②抗肿瘤作用：银杏叶提取物通过调控血管内皮生长因子(VEGF)、Bcl-2以及Bax的表达水平，诱导癌细胞凋亡[7]。还可以通过抗生物致癌因子、提高机体免疫力、诱导肿瘤细胞凋亡和抑制PI3K/Akt/VEGF信号转导等途径发挥抗肿瘤的作用[8]；③抗菌作用：银杏叶提取物可抑制植物病原真菌和动物病原细菌，其中对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、多杀性巴氏杆菌的抑制作用尤为明显[9]；④改善血液流变学：银杏叶提取物可促进血管内皮细胞中NO的释放，使血管舒张、心血管流量增加，从而改善心肌缺血缺氧[10]；⑤抗血小板聚集：银杏叶提取物作用于细胞膜上的血小板活化因子(platelet-activating factor，PAF)受体，拮抗PAF诱导的血小板聚集以及血栓形成，能有效降低血浆和全血黏度降低。唐志苗等[11]发现银杏叶提取物可通过影响血小板活化，减少血小板第3因子(PF3aT)和凝血时所需磷脂有效表面积，使家兔机体处于易出血状态；⑥降血脂作用：银杏叶提取物通过参与血脂的调节和脂蛋白-胆固醇的代谢，减少胆固醇在外周组织的聚集和对血管内皮细胞的损害，从而防止动脉粥样硬化形成[12]；⑦保护神经：银杏叶提取物可有效抑制小胶质细胞的激活及其产生的炎性反应，阻止神经细胞凋亡或变性[13]。并可以通过保护星形胶质细胞以及抑制兴奋性氨基酸诱导的神经元损伤来保护神经，临床上多用于治疗脑卒中、注意力不集中、记忆力衰退、痴呆等。

2 银杏叶提取物对神经退行性疾病的作用机制

神经退行性疾病(Neurodegenerative diseases)是由于大脑和脊髓的神经元细胞丧失而引起的一类不可逆转的神经系统疾病，特征表现为发作迟缓和选择性神经元的功能障碍。目前研究表明银杏叶提取物可影响PI3K/Akt信号通路、CREB信号通路以及RSK1/GSK-3β信号通路来发挥神经保护作用[14]，除此外银杏叶提取物还可通过多种机制预防和治疗神经退行性疾病。

2.1 银杏叶提取物改善β淀粉样蛋白沉积 β淀粉样蛋白(β-amyloid protein，Aβ)是由淀粉样前体蛋白(amyloid precursor protein，APP)经β-分泌酶和γ-分泌酶的蛋白水解作用而产生的含有39～43个氨基酸的多肽。Aβ常以单体、可溶性或不溶性寡聚体及不溶性淀粉样纤维等形式存在，其聚集体具有明显的神经毒性，可诱发神经元变性和凋亡[15]。Aβ的产生和清除失衡，可使Aβ发生聚集反应，生成可溶性寡聚体，最终在神经细胞间形成老年斑，诱发神经元凋亡和突触丢失，产生神经毒性[16]。Aβ可以使细胞膜上原有的钙离子通道发生磷酸化，钙离子内流增加，导致钙超载。细胞内钙离子紊乱会导致神经元凋亡、神经元代谢异常和酶系统激活信号途径的异常[17]。研究表明对APP转基因Tg2576小鼠注射16个月的银杏叶提取物，结果可显著降低小鼠APP的蛋白水平[18]，APP的减少可显著减少小鼠Aβ沉积，从而保护神经元。银杏叶提取物可以抵消Aβ1-40引起的钙超载，抑制Ca2+内流，减轻神经元损伤，提高海马神经元活力与神经元特异核蛋白(Neu N)数目，改善由Aβ沉积引起的神经退行性疾病[19]。

2.2 银杏叶提取物改善神经炎症 神经炎症(Neuroinflammation)是由激活的小胶质细胞、外周入侵的T细胞释放炎性因子和神经毒性因子所引起。正常情况下细胞释放的炎性因子会保护神经细胞，过度激活炎症细胞可释放致炎细胞因子如肿瘤坏死因子α(TNF-α)、一氧化氮(NO)等，引起神经元形态改变以致神经细胞凋亡。某些病理因素可刺激小胶质细胞释放多种炎性因子如：白介素1β(IL-1β)、白介素6(IL-6)、TNF-α、肿瘤坏死因子β(TGF-β)、NO、过氧化氢(H2O2)、蛋白水解酶、谷氨酸盐等[20]。银杏叶提取物可抑制炎症因子和神经毒性因子TLR-4、NF-κB、TNF-α、IL-1β和IL-6的产生与释放[21]。如Zhou等[22]发现银杏内酯和银杏内酯酸可以通过调节TLRs/MyD88/NF-κB信号通路抑制BV2胶质细胞产生炎症因子。银杏叶提取物还可抑制IL-1诱导产生的一氧化氮合酶(iNOS)/一氧化氮(NO)趋化因子，引导c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase，c-JNK)的降解[23]。c-JNK在细胞凋亡中起着重要作用，其信号传递途径的目标是使线粒体释放凋亡因子细胞色素C(Cyt c)，促进细胞的凋亡[24]。银杏叶提取物会抑制c-JNK降解，减少Cyt c的释放，抑制细胞凋亡从而保护神经元。

2.3 银杏叶提取物的抗氧化作用 目前许多学者通过研究表明神经退行性疾病与氧化应激有关。正常机体中,活性氧(Reactive oxygen species，ROS)和活性氮(Reactive nitrogen species，RNS)产生与抗氧化系统处于动态平衡，某些病理因素可以导致ROS和RNS的生成增加或使抗氧化酶活性降低造成氧化应激。ROS的毒性作用主要包括膜蛋白的损伤和大量自由脂酸的释放[25]。膜蛋白的损伤会造成Ca2+大量内流，导致钙超载引起的线粒体肿胀，最终造成神经元的不可逆性损伤。大量的自由脂酸会使Tau蛋白异常聚合，产生神经纤维缠结(Neurofibrillary tangle，NFT)，最终导致神经细胞功能丧失。银杏叶提取物清除自由基抗氧化的作用机制与抑制ROS的生成密切相关。肖茜等[26]用H2O2建立氧化损伤模型，结果显示EGB761可使损伤后的白癜风黑素细胞中的丙二醛(MDA)和ROS水平显著降低，而超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的活性明显增加(SOD和GSH-Px是机体内抗氧化酶)。说明银杏叶提取物的抗氧化作用机制是降低氧化产物的生成和提高抗氧化物酶活性。

2.4 银杏叶提取物抗凋亡作用 细胞凋亡(apoptosis)是指为维持内环境稳定，由基因控制细胞自主有序的死亡。凋亡调控的紊乱会引起神经系统功能损伤、自身免疫性疾病和肿瘤等一系列疾病。经典的细胞凋亡途径主要为死亡受体途径和线粒体途径[27]，前者是死亡配体与细胞表面的死亡受体相结合，死亡受体胞内段的死亡域会吸引衔接蛋白并募集caspase-8前体，形成死亡诱导信号复合物，激活caspase-3，caspase-7等，进而诱导细胞凋亡。后者是刺激因子诱导线粒体释放Cyt c、使其进入细胞质与dATP、Aapf-1和procaspase-9组成凋亡体，凋亡体可激活其下游的procaspase-3，诱发最终效应蛋白caspase-3的表达，剪切细胞内骨架蛋白，介导细胞核片段化，引起细胞皱缩、DNA裂解、染色体浓缩和凋亡小体的形成等，最终诱发caspase级联放大反应引起细胞凋亡[28-29]。大量实验证明，银杏叶提取物可抑制caspase-3的启动及其级联反应，抑制神经细胞凋亡的发生，并改善学习记忆功能[30]。

迄今为止，人类已发现包括P53，细胞因子反应调解蛋白(CrmA)，凋亡抑制蛋白家族(IAPs)，FLICE抑制蛋白(FLIPs)以及Bcl-2蛋白家族在内的多种凋亡抑制分子，Bcl-2蛋白家族是由凋亡抑制因子(Bcl-2、Bcl-xl)和凋亡促进因子(如Bax、Bak、Bid、Bad)等组成，目前认为Bcl-2和Bcl-xl通过三种方式调控凋亡[24]，分别是：①同Bax形成异源二聚体；②与线粒体功能蛋白质电压依赖式阴离子通道VDAC结合；③干扰Bax、Bak等促凋亡因子定向易位到具体的细胞器。李鹏盈等[31]通过建立心肌细胞缺氧损伤模型发现银杏叶提取物可显著升高缺氧心肌细胞Bcl-2的mRNA和蛋白表达水平，降低Bax、caspase-3的mRNA和蛋白表达水平。

2.5 银杏叶提取物对线粒体功能的保护 线粒体作为细胞的能量工厂，除了对人体能量供应有着重要作用外，同时还参与调节多种复杂的功能以维持人体正常活动。线粒体发生损伤会引发神经退行性疾病[32]，其机制可能包括：①线粒体动态变化(线粒体分裂、融合、运输)的异常能导致线粒体延长或缩短，最终降低线粒体的代谢活力[33]。例如，抑制线粒体分裂蛋白1(Drp1)表达可促使线粒体延长，氧化磷酸化(oxidative phosphorylation, OX-PHOS)复合物Ⅳ活力下降，导致线粒体功能障碍；②线粒体会通过电子传递链(ETC)产生ATP和低水平的ROS，维持正常细胞所需的能量和氧。神经元活动需要消耗大量能量，当线粒体呼吸链被破坏时，会使线粒体膜电位低于阈值，ATP的生成受到抑制，导致能量供应不足而损伤神经细胞[32]；③钙超载可降低线粒体膜电位，引起线粒体肿胀及Cyt c等凋亡因子的释放，激活凋亡级联反应而促进细胞的凋亡。此外钙超载还会刺激星形胶质细胞释放IL-1β、IL-6、TNF-α等炎性因子，使神经炎症加重；④体内过多的ROS会发生脂质过氧化反应生成MDA，MDA会影响线粒体ETC和磷酸化过程。上述改变会引起脑内神经元细胞发生不可逆性伤害。银杏叶提取物可以抑制线粒体内钙离子超载[34]，抑制细胞凋亡，保护神经元。王登科等[35]研究发现，银杏叶提取物可使大鼠周围神经元线粒体的体密度与数密度均增大，线粒体的肿胀、内室扩张等形态明显好转。由此可得出，银杏叶提取物可维持神经元细胞线粒体的数目和形态，改善线粒体水肿，改善线粒体损伤所引起的神经退行性疾病。杲海霞等[36]通过检测线粒体中脂质过氧化产物MDA、SOD和ATP的相关指标发现，银杏叶提取物可增加SOD的活性，减少MDA含量和ROS的过度损伤而提高线粒体的抗氧化作用，并通过提高Na+，K+-ATP和Ca2+，Mg2+-ATP酶活性，ATP含量增加，脑内供能增加。

2.6 银杏叶提取物对能量代谢影响 能量即生命的源泉，一切生命活动都需要能量。大脑占人体重的2%，但耗能却占总能量的20%，由此可见能量对大脑的重要性。若大脑中能量代谢紊乱会引发神经退行性疾病[37]。大脑主要利用葡萄糖供能，只有在长期饥饿状态以脂肪代谢产物酮体来供能。研究表明AD患者中α-酮戊二酸脱氢酶(α-KGDH)活性明显降低[38]，PD患者ATP水平降低。Goncalves等[39]通过体外暴露于6-羟基多巴胺(6-OHDA)模拟PD效应，发现皮质脑片出现了与氧化磷酸化和能量途径相关的乳酸脱氢酶(LDH)的活性增加。周春霞等[40]通过建立心肌缺血/再灌注损伤模型，发现银杏叶提取物中活性成分GB能提高ATP酶活性，降低缺血/再灌注模型组的LDH活力，提高Na+/K+-ATP酶和Ca2+/Mg2+-ATP酶活力，进而调节细胞内外离子平衡尤其是Ca2+稳态，改善心肌组织的能量代谢障碍。

3 小结

神经退行性疾病会降低病人的生活质量，给患者家庭带来严重的经济负担，给社会医疗带来了巨大的压力。目前银杏叶提取物可以通过改减少Aβ沉积，减轻神经炎症，抗氧化，抗凋亡，改善线粒体功能、能量代谢等途径保护神经，通过此机制将会为神经退行性疾病靶向药物的开发提供新思路。银杏叶提取物对神经元的保护作用与抗氧化、改善线粒体、改善能量代谢等机制存在着内在的联系，因此进一步探究银杏叶提取物对神经系统疾病治疗具有重要意义。