人参皂苷Rg1治疗阿尔茨海默病作用及机制的研究进展

王超楠赵大庆王 健*王隶书

（1.长春中医药大学，吉林 长春130117； 2.吉林省中医药科学院，吉林 长春130012）

阿尔茨海默病（AD）又称老年痴呆症，是德国精神科医师及神经病理学家Alois Alzheimer 于1906 年发现，并以其名字命名的疾病，患者会出现认知障碍、失语、执行功能障碍等全面性痴呆表现，严重影响日常生活，甚至导致死亡。根据国际阿尔茨海默病协会（ADI）的相关数据统计，发达国家65 岁以上人群中至少有13%遭受AD 带来的痛苦［1］。世界卫生组织（WHO）估计，到2050 年AD 患者可能将接近1.14 亿，给全世界带来严重的社会和经济负担［2］。AD 发病机制尚不明确，其病理特征包括β 淀粉样蛋白胞外沉积形成的老年斑（来源于细胞内淀粉样前体蛋白）、神经纤维缠结的形成（包含异常的Tau 蛋白的磷酸化形式，微管相关蛋白）、神经元突触和锥体神经元的丢失等，由此产生了多种假说，如β 淀粉样蛋白、Tau 蛋白、胆碱能，但目前临床上尚无疗效显著的相关药物［3］。

基于胆碱能假说开发的胆碱酯酶抑制剂，是目前获得美国食品药品监督管理局（FDA）批准的治疗AD 的主要上市药物，但只能改善部分临床症状而不能逆转病程［4］。自2003 年以来，基于某个单一假说开发的药物均在二期三期临床试验中宣告失败，已经有16 年无新药上市［5］。

中药具有多靶点的作用特点，从中筛选出治疗AD 的活性成分正在成为研究热点。人参皂苷Rg1（C42H72O14）是原人参三醇型皂苷，即达玛烷型20（p）⁃原人参三醇，为人参属植物人参Panax ginsengC.A.Mey.、三七Panax notoginseng（Burk.）F.H.Chen、西洋参Panax quinque foliusL）中共有的生物活性成分［6］。前期通过梳理关于人参皂苷治疗AD 的文献发现，人参皂苷Rg1是人参总皂苷中活性最显著的相关成分，但尚无对其进行归纳总结的综述。因此，本文对人参皂苷Rg1在突触功能可塑性及神经发生、β 淀粉样蛋白水平、线粒体功能、Tau 蛋白神经毒缠结、胆碱能神经系统、氧化应激与神经炎症过程等方面治疗AD 作用及机制的研究进展进行综述，以期为将该成分开发成治疗AD 和其他类型记忆障碍的新药提供参考依据。

1 人参皂苷Rg1 对突触功能可塑性及神经发生的影响

突触是中枢神经系统的基本结构，神经元间信号的产生、传递和整合通过其进行，其功能的可塑性也被认为是学习和记忆的神经生物学基础。在认知障碍发生前，突触功能障碍是一种早期、显著的AD 小鼠脑神经元丢失病理特征。大量研究表明，与对照组比较，即使在疾病的早期症状阶段，每个神经元的皮质突触密度也降低了25%～30%，突触密度也降低了15%～35%，故突触成为AD 早期干预的靶点之一。作为人参有效成分之一，人参皂苷Rg1已在药代动力学研究中被证明可穿过血脑屏障，在皮质、海马、纹状体中发挥作用，故该成分可能改变神经结构、环形网络，进而改变老年动物突触可塑性与记忆。另外，经生物化学、电生理实验证实，人参皂苷Rg1在结构及效能方面均能增强突触神经可塑性［7⁃10］。

Zhu 等［11］对12 月龄中年小鼠腹腔注射人参皂苷Rg130 d，发现该成分可通过调节磷脂酰肌醇3⁃激酶（PI3K）／蛋白质丝氨酸苏氨酸激酶（AKT）信号通路来增强基底突触传递，促进中老年动物海马脑片弱θ 脉冲刺激（TBS）诱导的长时程增强（LTP），增加树突顶棘的数目和海马CA1 区面积，上调海马磷酸化蛋白激酶B（p⁃AKT）、脑源性神经营养因子（BDNF）、脑源性神经营养因子前体蛋白（proBDNF）和谷氨酸受体1（GluR1）表达，明显改善中年小鼠记忆能力，显示了其治疗AD 相关记忆衰退或丧失候选药物的潜力。Li 等［12］对APP／PS1 转基因AD 小鼠进行30 d 的人参皂苷Rg1腹腔注射，发现小鼠BDNF、磷酸化的酪氨酸激酶受体B（TrkB）突触可塑性的相关蛋白上调，其海马LTP 和记忆能力也得到恢复，提示该成分可通过促进与AD 相关的蛋白清除和激活BDNF／TrkB 途径来改善AD 小鼠的记忆，从而为相关治疗提供新证据。

突触素是突触小泡中含量最多的特异性膜通道蛋白，在所有神经末梢内几乎都有分布，其数量和密度可间接反映突触数量和密度，也是学习记忆过程中的重要蛋白。李明等［13］观察人参皂苷Rg1对老年痴呆模型大鼠脑片中突触素（SYN）表达的影响，发现与模型组比较，人参皂苷Rg1各剂量组SYN 蛋白表达均升高，提示该成分可能通过调节突触素活性表达来发挥抗老年痴呆神经退行性变的作用，减缓大脑的老化进程。神经突起生长是神经元发育、突触形成和再生的重要过程，为突触形成提供了形态学基础，是学习和记忆的基础［14］。Huang［15］发现，人参皂苷Rg1可基于细胞外调节蛋白激酶（ERK）和Akt 信号通路来促进大鼠海马神经突起的生长，并保护大鼠海马神经免受Aβ25－35诱导的损伤，阻止其诱导的细胞凋亡，揭示该成分治疗神经退行性疾病如AD 的潜力。

细胞凋亡引起的神经元变性是AD 的病因之一。Shi等［16］报道，人参皂苷Rg1可通过调节快速老化痴呆模型⁃SAMP8 小鼠海马神经元中miR⁃873⁃5p 表达来抑制神经元细胞凋亡，明显减轻AD 症状，为进一步相关治疗提供依据。

2 人参皂苷Rg1 对β 淀粉样蛋白水平、线粒体功能及Tau蛋白神经毒缠结的调节作用

2.1 β 淀粉样蛋白、线粒体功能 β 淀粉样蛋白（Aβ）是由36～43 个氨基酸残基组成的几种肽的通用名称，为Aβ 前体蛋白（APP）所形成，后者是种含695 个氨基酸的跨膜蛋白，被β 分泌酶1（BACE1）和γ⁃分泌酶水解形成β 淀粉样蛋白。Aβ 形成不溶性Aβ 细丝后，在细胞间隙中粘在一起形成致密的结构，称为老年斑［17⁃18］。叶茂盛等［19］对模型组、人参皂苷Rg1干预组大鼠海马体直接注射Aβ1－42造模，采用Morris 水迷宫测试大鼠学习记忆能力，发现该成分人参皂苷Rgl可明显减少海马组织的Aβ 沉积，抑制Aβ 诱导的大鼠海马细胞凋亡，改善Aβ 所致AD 大鼠学习记忆功能。

流行病学研究表明，绝经后妇女AD 发生率高于同年龄层的男性［20］，大量临床实验也发现，女性绝经后脑源雌激素水平的下降与AD 患病风险有关［21］。Shi 等［22］研究表明，人参皂苷Rg1可有效降低卵巢切除术诱导的大鼠海马中Aβ 水平，改善神经功能，上调可溶性淀粉样前体细胞外分泌蛋白（sAPPα）水平，提高空间学习记忆能力，可用于减缓或预防绝经后女性AD 的发生。体外细胞实验表明，人参皂苷Rg1能通过促进雌激素受体（ER）在Ser118残基的磷酸化以激活ER 信号，促进sAPPα 的细胞外分泌，增强α⁃分泌酶活性，降低Aβ 胞外释放。

线粒体动力学平衡是维持线粒体功能和形态正常的前提，Aβ 沉积作为AD 患者脑中的重要病理特征之一，可直接或间接引起线粒体动力学改变，线粒体功能障碍是AD发病的主要原因之一［23］。Shim 等［24］发现，在β⁃淀粉样肽处理后的人神经母细胞瘤细胞SH⁃SY5Y 细胞中，人参皂苷Rg1干预后17⁃β⁃羟基类固醇脱氢酶10、丙氨酰tRNA 合成酶2 等线粒体蛋白发生显著改变，表明该成分可通过改善线粒体功能障碍来发挥在AD 中对机体的保护作用。

2.2 Tau 蛋白神经毒缠结 AD 的特征在于神经纤维缠结（NFTs）在脑组织中的积累，Tau 蛋白是在中枢神经系统中表达的一种微管相关磷蛋白，由Tau 蛋白激酶、蛋白磷酸酶调节，使其只有少数位点被磷酸化。然而，过多Tau 磷酸化会使Tau 蛋白对蛋白水解降解具有抗性，导致磷酸化的Tau蛋白在细胞中逐渐积累，并促进NFT 的形成。在AD 患者中，Tau 蛋白过度磷酸化会导致神经元营养缺乏继而死亡，导致突触功能障碍、神经元变性、认知障碍，故抑制Tau 蛋白的磷酸化可能是预防AD 的潜在治疗策略［25⁃27］。

冈田酸（OKA）是一种磷酸抑制剂，经大鼠侧脑室注射冈田酸可导致记忆障碍，常用于模拟阿尔茨海默病样的NFT损伤，研究SD 大鼠的 记忆损 伤和相 关机制［28］。Song［29］通过对大鼠单侧静脉注射OKA 建立空间记忆损伤模型，发现故参皂苷Rg1 后可有效减弱OKA 诱发的空间记忆障碍。人参皂苷Rg1 对OKA 引起的神经病理学改变可能有2 种有效途径，即稳定Tau／糖原合成酶激酶⁃3β 途径、抑制Aβ 形成，提示人参皂苷Rg1可能对AD 和其他神经退行性疾病的认知障碍和神经病理学改变有治疗作用。

He 等［30］研究人参皂苷Rg1对双转基因APP／PS1 模型小鼠视网膜色素上皮细胞（RPE）中NFTs 的抑制作用，RPE 视网膜内的上皮细胞是细胞神经嵴起源发育之地，而该成分可通过升高脑啡肽酶（NEP）活性、降低蛋白激酶A（PKA）活性来下调tau 蛋白磷酸化，降低RPE 细胞NFTs 的积累，改善AD 中黄斑变性视网膜损伤。Yang等［31］进一步评估了以人参皂苷Rg1为主要成分的扶正祛邪汤对SAMP8 小鼠AD 模型的功效，结果表明扶正祛邪汤通过抑制海马Tau 蛋白的过度磷酸化改善了SAMP8 小鼠的学习和记忆能力。张彩凤等［32］研究发现人参皂苷Rg1能通过促进蛋白磷酸酯酶2A（Protein phosphatase2A，PP2A）的活性以减少Tau 蛋白的过度磷酸化，从而防治AD。

3 人参皂苷Rg1 对胆碱能神经系统的调节作用

中枢胆碱能系统与学习、记忆密切相关，当AD 发病时，中枢神经系统中的胆碱能神经元减少，导致乙酰胆碱（Ach）合成、储存和释放逐渐减少，出现以记忆、识别功能障碍为主要症状的一系列临床表现。Ach 是副交感神经系统中的主要神经递质，可被体内特定的乙胆碱酯酶（AChE）、丁酰胆碱酯酶（BChE）破坏，在AD 中起重要作用［33］。抑制AChE 和BChE 是AD 治疗手段之一，已创造了效果可观的维持疗法，被美国FDA 批准上市多年的多奈哌齐、加兰他敏、卡巴拉汀这3 种AChE 抑制剂是构成AD 患者维持治疗的基础［34］。Liu 等［35］研究表明，人参皂苷Rg1能穿透血脑屏障并分布于髋关节，进而增加可溶性Aβ 寡聚体诱导的AD 模型大鼠髋关节内Ach 水平，具有促进智力发育的作用。Choi 等［36］用体外 抑制胆 碱酶法（Ellman 和Callaway 开发的分光光度法）测定胆碱酯酶活性，发现人参皂苷Rg1对诱导AD 的AChE、BChE、β 位淀粉样蛋白前体裂解酶均具有抑制作用，可为该成分在AD患者治疗中的应用提供科学依据。

4 人参皂苷Rg1 对氧化应激、神经炎症过程的作用

氧化应激、神经炎症在与衰老相关的神经退行性疾病（如AD 等）发病机制中具有重要地位，活性氧所致氧化应激是造成细胞凋亡的重要环节，导致病理损伤的NADPH氧化酶2（NOX2）为脑内活性氧的主要来源。核苷酸结合寡聚结构域（NOD）样受体蛋白1 炎症小体（NLRP1）负责神经元中促炎分子的形成，但NOX2⁃NLRP1 炎症信号通路是否参与神经元老化和年龄相关损伤尚不明确，有待阐明［37⁃38］。

向玥［39］用D⁃半乳糖（D⁃gal）建立转基因小鼠氧化损伤衰老模型，以氧化锂激活体外培养的神经干细胞（NSC）的Wnt／β⁃catenin 信号通路，并用人参皂苷Rg1进行治疗，发现该成分能通过抑制氧化应激损伤和Wnt／β⁃catenin 信号通路的过度激活，进而减轻海马NSCs 损伤，延缓海马衰老，保护学习记忆功能。Chen 等［40］研究表明，人参皂苷Rg1可通过降低氧化应激水平增加小鼠体内外超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH⁃Px）活性，下调Akt／mTOR 信号通路、经D⁃gal 处理的神经干细胞中下游的细胞周期调控蛋白p53、p16、p21 水平，从而减缓神经干细胞的衰老，改善D⁃gal 诱导的小鼠认知障碍。刘琳等［41］通过ELISA 法、HE 染色、Western Blot 发现，人参皂苷Rg1能显著改善APP／PS1 双转基因模型小鼠的氧化应激状态，减轻炎症反应，通过调节相关凋亡蛋白（如Bcl⁃2／Bax、Cyt⁃c、Caspase⁃3、Caspase⁃59 等）表达来抑制神经元凋亡，进而改 善认知功能。Xu 等［42］采用过 氧化氢（200 μmol／L）、Rg1（1、5、10 μmol／L）处理原代海马神经元24 h，模拟年龄相关损伤，发现人参皂苷Rg1可降低过氧化氢处理海马神经元ROS 产生及NOX2、NLRP1 炎症小体的表达，抑制神经元衰老和损伤，对AD 治疗具有重要参考意义。王莹莹等［43］报道，人参皂苷Rgl对过氧化物酶（CAT）活性的改善作用尤为明显，提示该成分主要通过提升CAT 活性，在OKA 诱导的AD 细胞模型中通过抗氧化应激作用来发挥抗细胞死亡及保护神经细胞的作用，为抗AD 新药的研发提供前期数据支持。

5 讨论与展望

AD 作为一种起病隐匿、呈渐进性发展的神经系统退行性疾病，具有记忆障碍、失语、失用、失认、视空间技能损害、执行功能障碍、人格和行为改变等临床特征，对患者及其家庭造成了巨大影响。目前，由美国FDA 批准的5种临床治疗AD 的药物有卡巴拉汀、加兰他敏、多奈哌齐、美金刚、他克林，均可改善相关症状，但它们既不能减轻病理变化，也不能延缓病程进展，故寻找新的特异性药物势在必行［44］。本文通过综述发现，近年来国内外学者利用动物与细胞模型从不同角度证实了人参皂苷Rg1治疗和改善阿尔兹海默病的作用，并具有多靶点、毒副作用小等优势。目前，关于人参皂苷Rg1的提取制备技术也较为成熟，如洗脱⁃推挤逆流色谱（EECCC）、C18色谱中压制备等［45⁃46］，具有提取纯度高、可工业化生产等优点，可为该成分研究提供物质基础。但关于人参皂苷Rg1系统的成药性研究仍较少，故应进一步加强对该成分临床前系统规范的药理学、药效学、毒理学研究，以期为将其开发成治疗AD 新药提供理论依据。