以NF-κB为靶点的天然产物在治疗阿尔茨海默病抗炎机制中的研究进展＊

朱玉堂，邢雨轩，刘 莲

（长江大学医学部 荆州 434000）

阿尔茨海默病（Alzheimer's disease,AD）是一种神经系统退行性疾病，多发于65 岁以上的人群，其临床表现为进行性认知能力下降，是一种最常见的痴呆症。目前全世界有近5000 万的AD 患者，2050 年预计将达到1.52亿[1]，这将给社会和家庭带来沉重的负担。

迄今为止AD 的发病机制尚未完全阐明，其中炎症与其发生发展有密切关系[2]。转录调节因子核因子κB（nuclear factor kappa B, NF-κB）参与机体的免疫、炎症反应及凋亡过程。众多研究证实抑制NF-κB 或者其相关信号通路能缓解神经炎症反应[3-5]。有研究发现，在AD 患者脑组织内NF-κB 活性增加[6]。β 淀粉样蛋白（amyloid β-peptide, Aβ）可激活BV2 小胶质细胞及APPswe/PS1E9 转基因小鼠中NF-κB，提示NFκB 的激活与Aβ 的沉积有关[7]，这些均说明NF-κB 与AD的发病有着密切的联系。

目前，美国食品和药物管理局批准了六种治疗AD 的药物——卡巴拉汀、加兰他敏、多奈哌齐、美金刚、美金刚和多奈哌齐联合剂和他克林，但这些药物仅能用于减轻症状，仍不能有效的减缓或阻止AD 的病情进展[8]。近期，我国自主研发的甘露特钠胶囊（代号GV-971）可通过改善肠道菌群微生物，减少苯丙氨酸和亮氨酸的含量，减轻脑内神经炎症改善认知[9]，其3 期临床试验虽然证实对改善认知有一定的作用[10]，但与Aβ 沉积相关作用及深层次机制分析还缺乏详实的实验数据。为此，亟需寻找及开发更多安全有效的AD治疗药物。

传统中药及其提取物在内的天然活性产物，以其独特的理论体系，多靶点及多途径、作用温和、毒性小而被人们广泛关注，在防治多病因复杂性疾病中获得了更为突出的疗效。近年来，国内外研究由天然产物或者中药中提取有效成分来对抗AD 的研究成为热点[11]。在目前报道中未有以NF-κB 及其相关通路为主要研究对象，综述其在天然产物及其活性物质在治疗AD 中的作用，为此该文综述了近年来以NF-κB 为靶点，缓解神经炎症与AD 治疗的天然产物，以期为AD临床治疗提供理论依据。

1 NF-κB与AD炎症之间的关系

淀粉样蛋白级联假说一直是AD 发病机制的主流学说，但新的证据表明，中枢神经系统中的炎症过程也可能在AD 的病理生理学中起重要作用，涉及多种不同的中枢神经细胞类型和动态平衡控制的功能过程，最终影响神经元的稳态，以相当间接的方式导致神经元死亡增加[12]。NF-κB作为炎性细胞因子产生的主要调节因子，其活化可作为AD 炎症级联反应的主要靶点。在AD 患者脑内，活化的NF-κB 主要分布在Aβ 斑块周围的神经元和胶质细胞[13]。机体内NF-κB的调节受到多种因子的影响，并与突触可塑性及记忆过程密切相关[14]。在AD发病早期，中枢神经系统中主要的免疫细胞——小胶质细胞起着至关重要的作用。小胶质细胞通过释放可降解Aβ 的酶来消除体内多余的Aβ，并分泌脑源性神经营养因子修复神经元[15-16]。随着病程进展Aβ 聚集增加，持续激活的小胶质细胞表面模式识别受体（如Toll 样受体（toll-like receptor，TLR）、清道夫受体），合成和释放大量的炎症因子和氧自由基，包括白细胞介素-1（interleukin-1,IL-1）和肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α），以及诱导型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase,iNOS），后者产生自由基和神经毒性物质一氧化氮（nitric oxide,NO），又可进一步激活NF-κB 信号通路，释放炎性因子，炎症反应增强，致使神经元凋亡退化从而加剧AD的病情[17-18]。

2 NF-κB参与天然产物活性成分治疗AD

2.1 多酚类

姜黄素（Curcumin）是一种存在于姜科、天南星科植物的根茎中的多酚类物质，可透过血脑屏障[19]，对神经系统具有抗淀粉样蛋白形成和聚集、抗炎、抗氧化等作用，可起到神经保护的效应[20]。早在上个世纪，有学者研究发现，姜黄素是一种有效的NF-κB 激活抑制剂[21]，可以阻断TNF-α 依赖的NF-κB 的激活，降低炎症介质的表达[22]。在APP/PS1 转基因小鼠脑内，Aβ1-42可促进IκBα降解和NF-κB p65核易位，姜黄素通过直接结合过氧化物酶体增殖物激活受体（peroxisome proliferators-activated receptors，PPARs）家 族 亚 型PPARγ，增加PPARγ 的转录活性和蛋白表达，抑制NF-κB 的活化[23]。在AD 患者脑中TLR4 表达显著增多，TLR4 活化后可激活NF-κB，促进各种炎性细胞因子的表达，姜黄素抑制TLR4/NF-κB 信号通路并降低TNF-α、IL-6 和NO 的含量，从而减缓神经元的损伤及凋亡[24]。

白藜芦醇（Resveratrol）是一种从葡萄中提取的多酚物质，可通过血脑屏障抑制TNF-α、环氧化酶2（cyclooxygenase 2,COX-2）、IL-1 和IL-6[25]。白藜芦醇可抑制Aβ1-42诱导小胶质细胞中NF-κB 信号通路，起到抗炎作用[26]。在Aβ诱导的BV-2小胶质细胞炎性损伤模型中，白藜芦醇抑制BV-2 细胞的增殖和活化，并抑制其释放IL-6、TNF-α，同时降低IκBα 降解和NFκB 磷酸化[27]。通过对Aβ1-42诱导的AD 模型小鼠侧脑室内注射白藜芦醇，能够有效降低NF-κB/IL-1β/炎性小体NLRP3的表达，减轻炎症反应，降低Aβ对神经元的损害[28]。白藜芦醇也可通过激活抗衰老酶（sirtuins1，SIRT1）抑制NF-κB 信号，保护神经元对抗AD[29-30]。

红景天苷（Salidroside）是从多年生草本或亚灌木植物红景天的提取物。在脂多糖（lipopolysaccharide,LPS）刺激RAW 264.7 巨噬细胞和小鼠内毒素血症模型中，红景天苷能阻断NF-κB 的DNA 结合能力，抑制丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPKs）信号通路，减少IL-6、IL-1β和TNF-α的含量[31]。红景天苷还可减少LPS 诱导的巨噬细胞炎性激活，其机制可能是抑制TLR4/NF-κB信号通路，减少炎性介质和细胞因子的过度表达和分泌[32]。在D-半乳糖诱导的AD 大鼠模型中，研究人员发现红景天苷通过抑制SITR1/NF-κB 信号传导，从而减轻炎症反应[33]。

没食子酸（Gallic acid）一种天然多酚，主要存在于掌叶大黄、大叶桉、山茱萸等植物中。在LPS 诱导的BV-2 小胶质细胞中，没食子酸可降低细胞释放NO、IL-1、IL-6、活性氧（reactive oxygen species, ROS）和前列腺素E2（prostaglandinE2, PGE2）等炎症因子的含量[34]。在LPS诱导刺激RAW264.7巨噬细胞模型中，发现没食子酸可抑制TLR4/NF-κB 信号通路，降低TNFα、IL-1、IL-6的表达水平[35]。此外，没食子酸能显著降低星形胶质细胞COX-2、NF-κB 等表达，推测是通过抑制RhoA/ROCK和MAPK信号通路实现的[36]。

2.2 黄酮类

金雀异黄素（Genistein）是大豆异黄酮的活性成分之一。随着Aβ25-35的积累，BV-2 小胶质细胞中TLR4的表达增加，金雀异黄素预处理后可抑制TLR4 表达[37]。崔树娜等[38]发现，金雀异黄素能够抑制转录因子NF-κB1、IκB-α 和COX-2 的表达，同时增加转录因子IκB-β 和c-Rel 的表达，抑制炎症反应。近来研究证实金雀异黄素可以减弱NF-κB 与DNA 的结合活性，调节TLR4/NF-κB 信号通路，降低C6 细胞中TNFα、IL-1β水平，上调IκBα表达，从而拮抗AD 的神经炎症反应[39-40]。丛丽等[41]在LPS 刺激的RAW264.7 炎症细胞反应模型中发现，金雀异黄素可下调NF-κB 减少miR-21 RNA 的表达，进而活化肿瘤坏死因子-α 诱导蛋白8 样2（tumor necrosis factor α-induced protein 8-like 2, TIPE2），通 过 髓 样 分 化 因 子（myeloid differentiation factor 88,MyD88）依赖型和β 干扰素TIR结构域衔接蛋白（TIR-domain-containing adaptor inducing interferon-β，TRIF）依赖型途径抑制TLR4 炎症信号转导，发挥抗炎活性。

芹菜素（Apigenin）是一种可由多种水果、蔬菜和植物中提取的黄酮类物质。作为一种脂溶性化合物，能够快速透过血脑屏障进入脑部[42]，对诸如阿尔兹海默病、帕金森病等神经退行性疾病有潜在的治疗作用[43-44]。在丙烯腈诱导神经损伤大鼠实验中，芹菜素能够改善神经元形态的异常，减轻氧化应激，下调TLR4/NF-κB 信号通路，降低IL-6 和TNF-α 水平，抑制线粒体介导的神经凋亡而发挥神经保护作用[45]。耿丽颖等[46]研究发现，脑内高迁移率族蛋白B1（high mobility group protein,HMGB1）与Aβ 结合后可以减缓Aβ 的清除。HMGB1 可与其受体晚期糖基化终产物（the receptor of advanced glycation endproducts, RAGE）结合后激活NF-κB 发挥促炎作用。给予芹菜素后发现，HMGB1、RAGE及核内NF-κB的含量均较AD组降低，在一定程度上芹菜素抑制了海马组织中HMGB1/RAGE/NF-κB 通路，缓解AD 大鼠的学习记忆能力下降及行为异常等症状。

淫羊藿总黄酮是淫羊藿的主要有效成分，淫羊藿苷（Icariin）作为淫羊藿总黄酮中的重要活性物质之一，可下调自然衰老大鼠MAPK 的磷酸化水平，并降低胞核NF-κB p65 蛋白及其下游炎症相关因子TNFα、IL-1β 和COX-2 的表达，对自然衰老炎症反应具有较好的减缓作用[47]。给予兴奋性神经毒素鹅膏酸侧脑室注射的大鼠口服淫羊藿苷后，能够改善大鼠的学习和记忆功能，可能通过阻滞TAKI/IKK/NF-κB 及JNK/P38 MAPK 通路，拮抗神经炎症，发挥对AD 小鼠的保护作用[48]。淫羊藿苷II 通过抑制IκBα 降解和NF-κB p65 的活化，降低TNF-a、IL-1β、COX-2 和TGF-β1 的表达[49]。细胞实验中，通过检测淫羊藿苷和淫羊藿素（淫羊藿苷的3,7-位羟基化衍生物）对NF-κB 和MAPK 信号通路激活的影响，结果显示淫羊藿苷和淫羊藿素能够明显抑制LPS诱导的细胞外调节蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases,ERK）、p38、JNK和IκB 蛋白磷酸化水平的升高，具有一定的抗炎作用[50]。

灯盏乙素（Scutellarin）是灯盏花的主要代表成分。在LPS 诱导的RAW264.7 巨噬细胞中，灯盏乙素能显著抑制NF-κB 的转录活性，同时减少炎性因子NO 的生成，降低TNF-α、IL-6、IL-1β 的mRNA 表达[51]。同样对由LPS 诱导的BV-2 细胞使用灯盏乙素后发现，其通过抑制IKK依赖的NF-κB和p38/JNK信号通路抑制炎症因子的产生，从而抑制小胶质细胞活化，发挥抗炎作用[52]。进一步研究发现，灯盏乙素可以降低LPS诱导的大鼠认知障碍模型海马区丙二醛（MDA）含量，提高超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性，增高谷胱甘肽（GSH）含量，降低海马区炎性因子NF-κB、TNF-α、IL-6 和 核 因 子NF-E2 相 关 因 子（nuclear factor-erythroid 2-related factor 2，Nrf2）的表达，同时抑制Beclin-1、蛋白轻链3（LC3）Ⅱ、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）和p62 在内的自噬标记物的不适当表达，表明灯盏花乙素改善认知功能障碍与其抗氧化、抗炎、抗自噬均有关[53]。

黄芩苷（Baicalin）是黄芩的黄酮类化学成分之一。在体内外实验均发现，黄芩苷可抑制小胶质细胞激活和促炎因子分泌，减少神经元凋亡，其机制主要是通过抑制NLRP3 炎性小体和TLR4/NF-κB 信号通路[54-56]。在LPS 诱导的小鼠巨噬细胞RAW264.7 中，黄芩苷抑制NF-кB p65 蛋白磷酸化，抑制TNF-α 和IL-6产生[57]。周伟等[58]利用Aβ25－35诱导HT22 细胞构建AD炎症细胞模型，给予黄芩苷后发现其可能通过抑制IκBα/NF-κB 通路，减少TNF-α 和IL-1β 分泌，从而减少神经元的凋亡，提高细胞的存活率，且黄芩苷对细胞的保护作用优于多奈哌齐。

2.3 萜类

文冠果壳苷（Xanthoceracide）是一种来自文冠果的三萜皂苷，可减轻Aβ25-35刺激小鼠模型中的空间记忆缺陷和氧化应激[59]，下调海马中的iNOS 表达和硝酸酪氨酸含量，增加IL-4 mRNA 表达[60]。此外，它还抑制在Aβ25-35/IFN-γ 诱导的小胶质细胞中NO、IL-1β 和TNF-α 等促炎因子产生，其作用机制可能是通过TLR2/MyD88 途径下调MAPK 和NF-κB 的活性实现的[61]。通过对Aβ1-42诱导的AD模型小鼠给予文冠果壳苷可以抑制IL-6 的释放，增加IL-4 的水平，降低海马区iNOS、COX-2 及TLR2 水平，抑制NF-κB p50 和p65的核转位，影响TLR2/MAPK/NF-κB 信号通路来缓解炎症反应，显著改善AD模型小鼠的学习记忆障碍[62]。

川续断皂苷Ⅳ（Asperosaponin Ⅵ）是从中药川续断的根茎中提取的三萜类皂苷，别名木通皂苷D。有研究发现，对Aβ1-42诱导的学习和记忆障碍大鼠分别给予木通皂苷D 后发现，模型大鼠的认知功能有明显的改善，脑内星形胶质细胞和小胶质细胞激活减弱，抑制AD 大鼠脑中蛋白激酶B（protein kinase B, PKB）和IKK 表达，降低NF-κB 活化，进而抑制TNF-α、IL-1β 和COX-2 的表达，改善AD 大鼠神经炎症和认知功能[63]。Zhang 等[64]研究发现PPARγ 信号通路介导木通皂苷D 对LPS 诱导的小胶质细胞作用，PPARγ 的激活通常会抑制促炎信号通路，如TLR4/NF-κB、JAK/信号传导及转录激活蛋白1（signal transducer and activator of transcription 1, STAT1）等，从而抑制促炎细胞因子的基因转录表达[65]。此外，川续断水提物可以抑制LPS 诱导的RAW264.7 巨噬细胞iNOS 和COX-2 的表达，还能降低ROS、IL-1和IL-6的水平，并抑制巨噬细胞内IκB的磷酸化和降解，抑制NF-κB的激活[66]。

人参皂苷（Ginsenoside）是人参的生物活性成分之一。人参皂苷Rk1 可通过阻断LPS 刺激的RAW264.7细胞中NF-κB/JAK2/STAT3通路的激活来抑制炎症介质NO、IL-6 和IL-1β 的表达，进一步抑制炎症[67]。另有研究表明，人参皂苷Rb1 可以显著降低LPS 刺激的RAW264.7 细胞中炎性因子的释放，以及COX-2 和iNOS 的表达；分子对接模拟后发现，Rb1 与TLR4 结合可防止TLR4 聚集，减少的TLR4 二聚体改变了MyD88募集和TAK1 表达，提示TLR4-MyD88-NF-κB/MAPK途径有助于人参皂苷Rb1的抗炎过程[68]。

黄芪提取物（含黄芪甲苷（Astragaloside A）、黄芪多糖（Astragalus Polysacharin）等）可能使神经细胞中IκBα 的蛋白表达水平升高，增加NF-κB 与IκBα 的结合,使游离状态的NF-κB减少,抑制其进入细胞核激活含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶3（caspase -3）的转录，阻止了其下游caspase-8 和caspase-9的活化，从而抑制神经细胞的凋亡[69]。黄芪甲苷在体内和体外都能抑制小胶质细胞的激活，其通过调控糖皮质激素受体（GR）介导的信号通路，包括胞内磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）、蛋白激酶B/AKT、IκB 和NF-κB 的去磷酸化，从而减少下游促炎介质的产生，减缓神经系统中炎症的发展进程[70]。

2.4 生物碱类

粉防己碱（Tetrandrine）是一种来自防己科千金藤属植物粉防己的生物碱，属双苄基异喹啉生物碱。粉防己碱可通过阻断LPS 诱导的RAW 264.7 细胞NFκB p65 的核转位而抑制IL-6、IL-1β 和TNF-α 的表达[71]。β-葡聚糖作为诱导炎症反应的触发器，可诱导巨噬细胞NF-κB活化，并能显著提高巨噬细胞TNF-α和IL-1β 水平。通过对β-葡聚糖诱导的小鼠和人巨噬细胞给予粉防己碱后发现，粉防己碱可下调磷酸化NF-κB p65 的表达，减少TNF-α 和IL-1β 的产生。此外，还可降低活化巨噬细胞中ERK 和STAT3的磷酸化水平，提示粉防己碱能降低β-葡聚糖介导的巨噬细胞炎症反应[72]。另外，粉防己碱能降低七氟醚致衰老大鼠COX-2、IL-1β、TNF-α、iNOS 和caspase-3 的表达，抑制炎症反应、减轻细胞凋亡而改善大鼠的认知障碍[73]。有学者研究发现，双苄基异喹啉类生物碱中的异莲心碱、甲基莲心碱和莲心碱均能抑制LPS 激活的小胶质细胞中IκBα 的磷酸化，进而减少iNOS 的蛋白表达，降低NO释放水平，抑制TNF-α、IL-6以及IL-1β释放[74]。综上研究提示双苄基异喹啉类生物碱可能对小胶质细胞过度激活相关的中枢神经炎症疾病具有潜在的防治作用，可作为AD 抗炎药物开发的备选之一。

小檗碱（Berberine）又称为黄连素，是一种可从黄连、黄柏、三颗针等植物中提取到的季铵类化合物，属于异喹啉生物碱。小檗碱可以降低LPS诱导的神经炎症模型小鼠脑中的NF-κB、TLR4、TNF-α 和IL-6 水平，部分改善LPS诱导的认知功能障碍[75]。在APP/PS1转基因小鼠实验中，小檗碱可以降低海马区过度磷酸化的tau 蛋白的水平，改善小鼠的学习和记忆能力，同时通过抑制海马区NF-κB 信号通路，减轻脑内氧化应激和炎症反应的水平[76]。有学者还发现，小檗碱通过干扰TLR4/MyD88/NF-κB 信号通路之间相互作用而抑制促炎性M1 巨噬细胞极化，提示小檗碱可在早期抗炎中发挥作用[77]。小檗碱可抑制巨噬细胞内NLRP3炎性小体的激活，通过抑制NF-κB 途径降低IL-1β 的表达[78]，也可通过抑制SIRT1/NF-κB 信号通路抑制炎症反应[79]。

2.5 其他

青蒿素（Artemisinin）天然存在于青蒿中。用青蒿素处理LPS 诱导的小胶质细胞后发现，促炎因子IL-1β、TNF-α mRNA的表达降低，NF-κB、IκBα的蛋白表达升高，炎症诱导酶iNOS、COX-2 的表达水平降低[80]。另外，在Aβ25-35诱导的BV-2 小胶质细胞中，青蒿素调控NF-κB 通路蛋白NF-κB p65、IκBα 的活化，并减少磷酸化的NF-κB p65、IκBα 产生，抑制NF-κB p65 入核，使NF-κB 转录活性降低，减少炎性产物的释放，发挥神经元保护作用[81]。覃万翔等[82]以LPS 诱导BV-2小胶质细胞构建神经炎症模型，用不同浓度的双氢青蒿素（青蒿素的主要活性代谢产物）处理后发现，双氢青 蒿 素 能 抑 制 细 胞 中iNOS、IL-1β、IL-6、TNF-α mRNA 的表达，使促炎因子IL-1β、IL-6、TNF-α 的释放以及TLR4 蛋白和胞质内IκBα 的表达减少，抑制NF-κB 的入核，其作用机制可能是通过调控TLR4/NF-κB 信号通路从而抑制促炎因子的释放，进而发挥抗炎作用。

3 总结与展望

AD 的发病机制十分复杂，新药临床试验的失败也让人们意识到，β-淀粉样蛋白学说作为AD 发病机制的主流学说仅仅只是冰山一角。近年来，越来越多的学者关注炎症反应学说，使得NF-κB 这个体内重要的转录因子成为可能治疗AD 的另一个方向。天然产物具有多效应、多靶点及多途径作用方式的特点，具有减轻AD 炎症作用的天然产物可能机制主要是通过减轻Aβ 毒性，降低炎性因子，调节NF-κB/NF-κB 信号通路中的关键蛋白的表达，多方位地改善炎症反应和AD 动物的认知能力。然而，在NF-κB 及其信号通路介导天然产物治疗AD 取得良好效果的同时仍存在许多的问题。目前相关通路及调控主要有两个方面：①NF-κB 信号分子磷酸化修饰的级联反应，进而转位调控炎性因子表达；②常规信号通路TLR4-MyD88-NF-κB 和/或JNK/P38 MAPK 进行调控。本文虽然列举了许多在AD 治疗中发挥重要作用的天然产物，但这些天然化合物的潜在毒性以及药物配伍间的相互作用仍不清楚；部分天然产物虽在体外细胞模型及动物模型研究中具有积极作用，但其体内活性并没有在研究中得到验证，其潜在机制还有待进一步证实。因此，进一步研究这些天然产物的具体作用机制和长期毒副作用，均是今后的主要研究方向。