山奈酚及其衍生物在神经系统疾病中的药理作用研究进展

李珂如，胡光强，吴安国，余 录2，

1.西南医科大学基础医学院 解剖学教研室（泸州646000）；2.西南医科大学基础医学院 化学教研室（泸州646000）；3.西南医科大学 中药活性筛选及成药性评价泸州市重点实验室（泸州 646000）

黄酮类化合物是自然界中普遍存在的多酚化合物，近年来研究表明，该类化合物具有多种生物活性，能有效改善疾病的病理状态[1]。在可食用植物中，黄酮类的主要成分是槲皮素，其次是杨梅素和山奈酚[2]。山奈酚又称山奈素、山奈黄酮醇等，分子结构式为C15H10O6，相对分子质量为286.236，广泛存在于多种水果、蔬菜以及中草药等天然植物中。目前已有大量研究表明其具有抗癌作用[3]。山奈酚衍生物众多，如紫云英苷、山奈酚-3-O-芸香糖苷和鼠李柠檬素等。随着现代药理学研究的不断深入，越来越多的证据表明，山奈酚及其衍生物具有多种生物学活性，特别是其神经保护作用被广泛关注，包括抗炎、抗氧化、抗惊厥、抗抑郁、抗痴呆，以及对缺血脑组织的保护作用等[4]。

本文通过归纳总结近年来山奈酚及其衍生物在神经系统相关疾病中的药理作用及机制，以期为其进一步的研究开发和临床应用提供理论依据和建议。

1 抗炎作用

炎症作为一种细胞受损后自我产生的保护机制，在很多疾病中均有发生，但过度的炎症也会对机体造成损伤。由免疫系统激活导致的炎症表现如发红、发热、疼痛等也间接提示了疾病的严重程度[5]。炎症反应是神经退行性疾病的主要病理情况之一[6]，故而成为药物治疗神经退行性疾病的一大靶点。山奈酚的抗炎作用研究已经在细胞层面得到证实，可降低促炎细胞因子的产生和mRNA 表达，如胸腺基质淋巴细胞生成素(thymic stromal lymphopoietin，TSLP)、肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor α，TNFα)和白介素8（interleutin-8，IL-8）等[7]，许多疾病模型也开展了相关研究。蔡美云等[8]在对PC12 细胞进行6-羟多巴胺（6-OHDA）的干预处理后，实验检测发现该组细胞的炎性相关蛋白环氧化酶(cyclooxygen⁃ase 2，COX2)、诱导型一氧化氮合酶(inducible NOS，iNOS)、核因子κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）的表达水平明显上调，且细胞活力降低，而加入山奈酚处理后，可见这些蛋白明显下调，且细胞活力随着药物浓度的升高而逐渐增高；进一步检测发现模型组的磷酸化p38 丝裂原活化蛋白激酶(phosphorylated p38 mitogen-activated protein kinase，p-p38 MAPK)表达升高，而药物组的表达降低；最后再加入p38MAPK 抑制剂后发现模型组细胞的炎性相关蛋白表达水平降低。以上的研究结果表明山奈酚可能通过p38MAPK 信号通路发挥抗炎作用。而p38MAPK 信号通路的抑制对神经退行性疾病中神经细胞的保护作用具有重要意义[9]。

除了山奈酚本身的作用以外，近年的一项研究发现了山奈酚的一种衍生物3-O-[(E)-（2-oxo-4-（p-tolyl）but-3-en-1-yl]kaempferol 可抑制炎症。在之前的研究中，以脂多糖和大肠杆菌中提取的物质干预BV-2 小胶质细胞，使其产生促炎介质TNFα、IL-6、前列腺素E2（Prostaglandin E2，PGE2）和亚硝酸盐，而该衍生物显著降低了炎症相关蛋白的表达[10]。在一项对不同地区的四叶草进行抗炎作用的研究中，通过高效液相色谱和飞行时间色谱发现，四叶草中的提取物山奈酚-3-O-葡萄糖苷（也称为紫云英苷），具有明显的抗炎作用，包括抑制NOS和COX2的活性表达[11]。该研究为今后对山奈酚相关化合物的深入探讨提供了重要依据。

2 抗氧化应激作用

氧化应激是众多疾病主要的病理表现，包括神经系统相关疾病、动脉粥样硬化、糖尿病和癌症等。拮抗氧化损伤会在很大程度上改善病理进程，甚至达到治疗疾病的效果[12-13]。正常情况下，细胞中的氧化剂和抗氧化剂是一个动态平衡的状态，参与细胞的各种功能和活动，但是在病理情况下，这种平衡受到破坏，使细胞发生氧化应激反应，释放自由基，破坏线粒体，导致蛋白的错误折叠，最终导致细胞的死亡[14]。

在经典的帕金森模型中，氧化应激也是一种重要的病理机制，而含有山奈酚的药物能显著提高过氧化氢酶的活性，从而在细胞内抑制氧化损伤，同时该药物也有助于改善α-突触核蛋白、酪氨酸羟化酶等致病蛋白表达的异常[15]。在帕金森的线虫模型上，6-OHDA 能够退化多巴胺能神经元，导致线虫的食物敏感行为障碍和寿命缩短，而紫云英苷可以降低活性氧水平和丙二醛含量，增加超氧化物歧化酶减轻氧化应激。再进一步研究后，发现紫云英苷能够抑制由于6-OHDA 诱导的乙酰胆碱酯酶活性降低，表明紫云英苷对6-OHDA神经毒性的保护作用可能是由于减轻氧化应激和胆碱能系统的调节，从而为紫云英苷在神经变性中的治疗潜力提供了重要的理论基础[16]。

对细胞进行低浓度血清培养和加入过氧化氢进行干预可构建细胞氧化损伤的模型。为了证明山奈酚及其同样常见的衍生物鼠李柠檬素的抗氧化特性，Hong 等[17]在确定血红素加氧酶(HO)-1 基因对PC12细胞的氧化损伤作用后，发现这两种药能显著地抑制（HO）-1基因的表达，并且通过MAPK等通路来增强细胞的抗氧化功能。

谷氨酸是中枢神经系统中主要的兴奋性神经递质，而过量的谷氨酸会导致细胞兴奋性毒性，是研究细胞氧化应激的经典模型[18]，用分离白桦果实得到的紫云英苷干预该模型后表现出可观的保护作用[19]。且在H2O2诱导的人体神经瘤母细胞模型上，紫云英苷也被证明有抑制受损细胞产生活性氧簇的作用，并可以激活相关抗氧化基因[20]。

NADPH氧化酶(NOX)是一种跨膜跨胞质的多亚基酶，已被证实参与多种神经退行性疾病的病理进程中[21]，它将电子从NADPH 转移到分子氧，产生超氧化物。超氧化物的过载则会产生活性氧簇（reac⁃tive oxygen species，ROS），导致细胞损伤，最终死亡[22]。研究发现山奈酚通过与NOX 的胞浆亚基结合从而抑制NOX 的活化，发挥胞质中的抗氧化作用，减少ROS 的生成，随后再激活caspase-3 的表达，最终减少PC12细胞的凋亡来完成其对细胞的保护作用[23]。

3 抗脑缺血损伤

缺血性脑卒中是危及人类健康的常见疾病之一，其主要病因为脑血管堵塞，造成下游组织缺少氧气和营养等物质，最终导致受损组织细胞的动态死亡[24]。

在慢性脑缺血的模型中，星形胶质细胞增生形成胶质瘢痕[25]。用山奈酚对该模型进行处理后，可发现星形胶质细胞特有的胶质纤维酸性蛋白（glial fi⁃brillary acidic protein，GFAP）表达减少，由此可推断山奈酚通过对星形胶质细胞的保护作用进而阻止慢性脑缺血的疾病进程[26]。在另外一项研究中也发现山奈酚能明显减轻慢性脑缺血大鼠的病理损伤，改善认知功能障碍和四肢平衡能力障碍[27]。

脑缺血和缺氧时会加速能量的消耗，继而过度激活K+通道，使胞内的K+外流增多，同时也会抑制Na+-K+-ATP酶的活性，进一步加剧这种病态的正反馈，最终诱导细胞的凋亡。而K+通道阻滞剂对受损的海马CA1区神经元具有良好的保护作用[28]。在利用全细胞膜片钳技术对海马CA1区神经元膜电压进行检测后，发现山奈酚对缺氧模型细胞的K+外流具有阻断作用[29]。

脑缺血再灌注损伤模型也是备受关注的领域。研究发现，在对该模型加入山奈酚干预后，能显著减少神经功能损伤和脑梗死体积，同时海马CA1区神经元的损伤也得到很大程度的改善[30]。并且在同样的模型中，山奈酚糖苷也表现出很好的效果。在用山奈酚-3-O-芸香糖苷以及山奈酚-3-O-葡萄糖苷对缺血性脑损伤的大鼠处理后，发现GFAP 的表达减弱、神经行为障碍改善以及脑梗死体积的减少，其作用通过NF-κB 和STAT3 信号通路实现[31]。山奈酚及其衍生物对脑部受损组织的保护作用通过了不同的机制来实现，为将来其在其他疾病损伤研究提示了更多可能的方向。

4 抗惊厥作用

目前，多种镇静药和催眠药被广泛应用于焦虑、失眠等相应生理功能异常的患者，但是这些药物多具有副作用。基于之前有研究表明黄酮类化合物对神经系统有较明显的活性作用[32]，一项在针对小鼠的实验中，发现在杜仲叶中提取出的紫云英苷具有减少自发活动，增加睡眠率和缩短睡眠潜伏期以及延长睡眠时间的功效，且能减少小鼠抽搐次数和延长抽搐潜伏期的抗惊厥作用[33]。在近年的一项针对癫痫模型的小鼠和斑马鱼的实验中，山奈酚的甲基化衍生物被证实具有抗癫痫的活性作用[34]。以上研究表明山奈酚衍生物具有很大的研究价值和意义，可能在镇静和催眠的研究中发挥重要功能，具有开发成为保健药物的潜能。

5 抗抑郁作用

在抑郁症模型大鼠实验中，张胜等[35]发现大鼠血清炎症相关因子NO、IL-1β和TNF-α 的表达明显升高，且HE染色后发现有大量的炎症细胞浸润。而山奈酚干预能显著抑制这些炎症因子的表达，减轻水肿程度，抑制海马区的神经元凋亡。除了基于抗炎的机制以外，山奈酚也通过抑制细胞氧化应激反应来发挥其抗抑郁的作用[36]。

6 抗痴呆作用

痴呆主要分为阿尔茨海默症（Alzheimer′s Dis⁃ease，AD）、血管性痴呆、混合型痴呆等[37]。诸多证据表明，可溶性寡聚物Aβ涉及神经炎症、氧化应激、神经元细胞死亡，最终导致痴呆[38-39]。

研究发现山奈酚能降低β分泌酶的活性，从而抑制Aβ的生成，且能降低Aβ42，并通过与Aβ42 寡聚体结合促进无毒寡聚体的形成阻断了Aβ斑块的构象转变。最终，改善Aβ诱导的神经细胞死亡，ROS产生，炎症因子释放，小胶质细胞活化，阻断小胶质细胞NF-κB 信号通路[40-41]。该研究是基于山奈酚的药理作用而开发出一种以山奈酚为主链的新型先导结构药物，提示山奈酚及其衍生物在AD药物开发中具有潜在的应用价值。

另外一项研究发现山奈酚是乙酰胆碱酯酶和丁酰胆碱酯酶以及Aβ聚集的有效抑制剂。不仅具有抗氧化剂和金属螯合剂的作用，还与蛋白激酶和脂质激酶信号通路以及丝裂原活化蛋白激酶、NF-κB 和酪氨酸激酶等信号通路相互作用[42-43]。基于此，研究者开发出以山奈酚为主的抗AD联合药物[44]，预示以后针对疾病的不同病理机制来开发新的组方十分具有前景。

7 结语

总之，山奈酚类及其衍生物在神经系统中发挥着抗炎、抗氧化、抗缺血损伤、抗惊厥、抗抑郁、抗痴呆等作用，且以上药理作用多表现出相互的关联性和递进性。并且常表现出多种药理作用的联合，说明其在应对不同疾病表现出不同的药理活性，具有十分值得深入探讨的科研价值，也提示研究者关注主导化合物与病理的构效关系。当今，黄酮类化合物正被广泛应用于科研和临床，随着对山奈酚及其衍生物的药理作用的研究不断深入，其在临床应用以及在食品和保健品等领域的发展也将会越加广阔。