松果菊苷治疗神经系统疾病作用机制的研究进展

冯 茜，董 波，杨旭红

1.成都中医药大学，四川 成都 611137

2.成都市第七中学校，四川 成都 610095

3.成都中医药大学附属医院，四川 成都 610072

神经系统疾病如神经退行性疾病等已成为我国医疗卫生体系中的重要问题。神经退行性疾病包括阿尔茨海默病、帕金森病、血管性痴呆、认知障碍、肌萎缩侧索硬化症等病症，是以神经元受损、变性，异常蛋白质堆积为主要病理特征的年龄相关性疾病[1]。随着老龄化进程的不断发展，神经退行性疾病已成为我国乃至全世界死亡率增长的重要原因[2]。此外，脑卒中、抑郁症、癫痫等神经系统疾病同样威胁着患者健康及生命安全。然而，缺乏阻滞或逆转神经元损伤进展的治疗策略使得神经退行性疾病在内的诸多神经系统疾病临床治疗现状欠佳[3]。因此，迫切需要探索更为安全有效的新型神经保护药物。

松果菊苷是一种苯乙醇苷类化合物，最早在紫雏菊的根茎中发现。目前，松果菊苷已在肉苁蓉Cistanches Herba、玄参Scrophulariae Radix、地黄Rehmanniae Radix等中药中得到表征，《中国药典》2020年版也将其作为肉苁蓉的质量控制指标。在管花肉苁蓉中，松果菊苷的含量高达30%，被证明是肉苁蓉的重要有效成分[4-5]。研究表明，松果菊苷具有神经保护、抗炎、抗氧化、抗病毒、心脏活性等广泛的药理活性[6]，且松果菊苷可穿过血脑屏障，提示其在神经系统疾病的治疗中具有临床运用潜力[7]。迄今为止，大量基础研究已证实松果菊苷在帕金森病、阿尔茨海默病、认知障碍等神经系统疾病中具有显著的治疗作用。因此，本文对松果菊苷治疗神经系统疾病的作用及机制进行综述，以期为松果菊苷的深入研究提供理论基础，并为神经系统疾病治疗药物的开发提供一定依据。

1 帕金森病

帕金森病主要波及患者的运动系统，临床表现为肢体震颤、僵硬、行走困难、自主神经功能障碍及晚期认知能力下降，是继阿尔茨海默病的第2 大神经退行性疾病[8]。中脑黑质致密部多巴胺能神经元丢失和α-突触核蛋白堆积是帕金森病的主要病理特征，其发生可能与神经炎症、氧化应激、线粒体功能受损、神经营养因子丧失等因素有关[9]。松果菊苷对帕金森病的治疗潜力尤其受到关注，涉及多个病理机制。

1.1 调节神经炎症

促炎因子释放导致过度神经炎症，小胶质细胞和星形胶质细胞被激活，促炎因子再度释放，损伤黑质致密部多巴胺能神经元，导致多巴胺能神经元退化，是帕金森病的重要病理特征。Liang 等[10]利用1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶（1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine，MPTP）诱导的小鼠亚急性帕金森病模型，发现松果菊苷通过激活细胞外调节蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases，ERK）通路，抑制小胶质细胞及星形胶质细胞活化，降低肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNFα）、γ 干扰素水平，改善神经炎症，减少多巴胺能神经元凋亡。同样，在MPTP 诱导的小鼠帕金森病模型中，Zhang 等[11]发现松果菊苷可有效降低小鼠黑质中TNF-α、白细胞介素-6（interleukin-6，IL-6）mRNA表达，并回调IL-10mRNA 表达，抑制神经炎症，减少α-突触核蛋白的堆积。

Yang 等[12]通过研究松果菊苷对小鼠帕金森病模型的影响，发现松果菊苷通过降低小鼠黑质中IL-6 的表达，抑制IL-6/Janus 激酶（Janus kinases，JAKs）/信号转导和转录蛋白激活因子signal transducer and activator of transcription proteins，STATs）通路激活，减轻黑质中小胶质细胞的活化，有效对抗神经炎症，降低α-突触核蛋白表达，保护多巴胺能神经元。此外，Zhang 等[13]发现松果菊苷还能够抑制黑质中p38丝裂原活化蛋白激酶（p38 mitogen-activated protein kinase，p38 MAPK）和核因子-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）p52 的磷酸化，抑制p38 MAPK 和NF-κB信号通路激活，从而减少小胶质细胞及星形胶质细胞活化，改善神经炎症。张彦红等[14]发现松果菊苷可通过抑制小胶质细胞CX3C 趋化因子受体1（CX3C chemokine receptor 1，CX3CR1）表达，减少小胶质细胞的活化。由此可见，松果菊苷通过不同抗炎途径改善神经炎症，显著抑制小胶质细胞及星状细胞活化，保护多巴胺能神经元，减轻神经元损伤，抑制α-突触核蛋白的沉积，进而改善帕金森病。

1.2 改善氧化应激

在帕金森病的发病过程中，各种氧反应性物质的产生可通过脂质过氧化、蛋白质氧化和DNA 氧化等途径破坏黑质，损伤多巴胺能神经元，使用抗氧化剂则有利于阻止疾病进展[15]。Zhang 等[11]发现松果菊苷作用于帕金森病小鼠，可通过有效降低小鼠黑质内丙二醛水平，恢复超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、过氧化氢酶（catalase，CAT）和谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase，GSHPx）含量，以减轻氧化应激损伤，保护多巴胺能神经元。Zhao 等[16]通过1-甲基-4-苯基吡啶离子（1-methyl-4-phenylpyridinium ion，MPP+）诱导人神经母细胞瘤SH-SY5Y 细胞模型，证实了松果菊苷通过抑制活性氧的产生，从而减少激活转录因子3（activating transcription factor 3，ATF3）和C/EBP 同源蛋白（C/EBP-homologous protein，CHOP）的表达，减轻细胞凋亡，维护神经元细胞存活，揭示松果菊苷基于抗氧化活性的神经保护机制。此外，Zhang 等[17]通过利用6-羟基多巴胺诱导建立大鼠帕金森病模型或大鼠肾上腺嗜铬细胞瘤PC12 细胞模型，发现松果菊苷通过干预seipin 蛋白泛素化及其降解，抑制内质网应激，防止未折叠蛋白堆积，抑制α-突触核蛋白形成，减轻活性氧水平，以保护黑质纹状体中的多巴胺能神经元，结合体内、外实验共同验证了松果菊苷的抗氧化应激活性。

1.3 恢复线粒体功能

线粒体是机体最为重要的能量中心，通过产生ATP 保证细胞正常存活、维持细胞功能，尤其是神经元细胞。然而，在帕金森病中，线粒体功能障碍可能导致ATP 生成障碍，诱发多巴胺能神经元死亡。由多个激酶复合物构成的线粒体电子传递链通过传递电子载体，逐步释放自由能以用于ATP 的合成。黑质致密部中复合物I的缺失被认为是帕金森病中线粒体功能障碍出现的重要原因，而复合物II则是线粒体备用呼吸能力的重要来源。Ma 等[18]通过建立线粒体生物电子传递链复合物抑制剂诱导的SH-SY5Y 细胞模型发现，松果菊苷可恢复线粒体生物电子传递链中复合物II的活性，挽救复合物I抑制剂引起的线粒体呼吸链障碍，逆转线粒体去极化和生物能量衰竭，以减轻细胞损伤。然而，松果菊苷对于复合物II～IV 抑制剂直接引发的细胞损伤无明显调节效应，提示松果菊苷可能仅在复合物I活性丧失时诱发的线粒体功能障碍中，通过恢复线粒体备用呼吸能力，以恢复细胞内的能量生成。Wang 等[19]通过6-羟基多巴胺诱导PC12 细胞模型，发现松果菊苷通过恢复线粒体膜电位，减轻线粒体氧化还原活性损伤，恢复线粒体功能，以缓解线粒体功能障碍介导的细胞损伤及凋亡。此外，林瑶等[20]通过MPP+诱导SH-SY5Y 细胞建立帕金森病模型，发现松果菊苷能够通过恢复细胞内抗增殖蛋白表达，促进蛋白激酶B 磷酸化以发挥功能保护活性。

1.4 调控细胞自噬

细胞自噬调节障碍可导致帕金森病中错误折叠蛋白堆积及细胞器受损。Zhang 等[21]发现，在MPTP诱导的小鼠帕金森病模型中，松果菊苷能够通过抑制小鼠黑质中哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）激酶表达，增加自噬体形成，有效清除α-突触核蛋白并促进自噬底物降解，以改善小鼠相关症状。Chen 等[22]发现松果菊苷还可能通过与烟酰胺腺苷二核苷酸依赖性脱乙酰酶1（NAD-dependent deacetylase sirtuin 1，SIRT1）结合，诱导自噬基因转录翻译，通过自噬途径降解小鼠纹状体中的α-突触核蛋白，发挥神经保护作用，逆转多巴胺能神经元损失。

1.5 恢复神经营养因子

胶质细胞源性神经营养因子（glialcelllinederived neurotrophic factor，GDNF）对多巴胺能神经元具有显著的营养作用。Yang 等[12]基于MPTP 诱导的小鼠模型及脂多糖诱导的小鼠小胶质BV2 细胞模型，发现松果菊苷可显著增加帕金森病模型中GDNF 的表达。Zhao 等[16]在MPP+诱导的SH-SY5Y细胞模型中亦发现松果菊苷可在体外有效改善细胞内GDNF 的表达，以改善帕金森病中多巴胺能神经元损伤。

综上，松果菊苷通过多种作用机制，有效减轻α-突触核蛋白的产生与堆积，并保护多巴胺能神经元，缓解其损伤及凋亡，以此干预帕金森病中的关键病理环节，是治疗帕金森病的重要潜在药物。松果菊苷改善帕金森病作用机制见图1 和表1。

表1 松果菊苷改善帕金森病的作用机制Table 1 Mechanisms of echinoside in improving Parkinson’s disease

图1 松果菊苷改善帕金森病的作用机制Fig.1 Mechanisms of echinoside in improving Parkinson’s disease

2 阿尔茨海默病

阿尔茨海默病以患者进行性认知障碍和记忆减退为主要特征，是最为常见的神经退行性疾病，占据全球痴呆患者的50%～70%[23]。阿尔茨海默病与多个病理环节有关，包括β 淀粉样蛋白（amyloid β protein，Aβ）沉积、tau 蛋白异常磷酸化、胆碱能神经元损伤、神经炎症反应、氧化应激等[24]。松果菊苷可通过干预多个关键病理环节改善阿尔茨海默病。

2.1 抑制Aβ 产生

具有神经毒性的Aβ 和不溶性淀粉样斑块在中枢神经系统中的沉积被认为是阿尔茨海默病发生的关键机制[25]。Aβ 由 [β-位点淀粉样蛋白前体蛋白（amyloid precursor protein，APP）裂解酶（β-site APP cleaving enzyme 1，BACE1）]和γ-分泌酶从较大的APP 中水解而来。Qiu 等[26]发现在APP/早老素基因1（presenilin 1，PS1）小鼠模型中，松果菊苷通过下调小鼠皮质中BACE1 蛋白的表达以抑制Aβ 的产生。Dai 等[27]在自发性阿尔茨海默病APPswe/PS1dE9转基因小鼠模型中发现松果菊苷通过抑制小鼠内质网应激，调控PKR 样内质网状激酶（PKR-like endoplasmic reticulum kinase，PERK）/真核起始因子2α（eukaryotic initiation factor 2α，eIF2α）通路的激活，以抑制BACE1基因的翻译和APP 生成，减少小鼠海马体和皮质中大量的Aβ 斑块形成与堆积，最终显著改善阿尔茨海默病小鼠的空间学习和记忆功能。Shiao 等[28]在Aβ1-42诱导的SH-SY5Y 细胞模型中，发现松果菊苷可显著改善Aβ1-42导致的细胞神经元损伤，其机制在于松果菊苷可通过抑制Aβ的寡聚化，以此减少Aβ 在细胞内的沉积。由此可见，松果菊苷通过干预Aβ 在脑内的形成和堆积，以有效改善Aβ 寡聚化带来的神经毒性。

2.2 改善氧化应激

活性氧的大量产生和抗氧化剂生成减少导致的氧化应激损伤是阿尔茨海默病发生的另一重要原因[29]。核因子E2 相关因子2（nuclear factor E2-related factor 2，Nrf2）可通过激活过氧化物酶体增殖物激活受体γ（peroxisome proliferator-activated receptor γ，PPARγ）升高抗氧化酶活性，抑制BACE1的转录，减轻阿尔茨海默病的神经损伤。Qiu 等[26]发现松果菊苷可通过激活小鼠皮质中磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）通路，促进Nrf2 表达，增加PPARγ 启动子活性，增加抗氧化酶活性，减少活性氧含量，改善APP/PS1 小鼠皮质内的氧化应激损伤。Zhang 等[30]在Aβ25-35诱导的PC12 细胞毒性模型中，发现松果菊苷通过降低细胞内活性氧水平，发挥细胞保护作用；并且，松果菊苷可有效清除DPPH 自由基及羟基自由基。Chen 等[31]在秀丽隐杆线虫模型中，发现松果菊苷通过调控抗氧化酶基因表达，减少活性氧生成，增加氧化应激抗性，减轻Aβ 在秀丽隐杆线虫模型中诱导的神经毒性，并可有效延长秀丽隐杆线虫寿命，提示松果菊苷显著的抗氧化应激活性。

2.3 抑制神经炎症

过度的慢性神经炎症同样可导致阿尔茨海默病患者大脑中神经元的损伤[32]。除了调节氧化应激，Nrf2 的表达还与硫氧还蛋白相互作用蛋白（thioredoxin interacting protein，TXNIP）和NOD 样蛋白3（NOD-like receptor protein 3，NLRP3）炎症小体通路密切相关。Qiu 等[26]发现松果菊苷在APP/PS1 小鼠中的神经保护功能还可通过促进小鼠皮质内激活Nrf2 蛋白表达，抑制TXNIP-NLRP3 相互作用，减少皮质及海马体中TNF-α、IL-1β 等炎症因子分泌，改善神经炎症而发挥。

2.4 恢复胆碱能神经元活性

中枢胆碱能神经元系统在机体记忆中发挥着重要作用。然而，在阿尔茨海默病中，Aβ 斑块形成导致大脑中乙酰胆碱水平降低，由此诱发记忆障碍[33]。Shiao 等[28]发现Aβ1-42可导致大鼠皮质和海马中乙酰胆碱水平降低及乙酰胆碱酯酶升高，松果菊苷则能够通过降低乙酰胆碱酯酶水平，减少乙酰胆碱降解，恢复乙酰胆碱活性，改善大鼠胆碱能功能障碍。

综上，松果菊苷通过增加氧化应激抗性，抑制Aβ 在脑内的形成和堆积，恢复乙酰胆碱活性，改善胆碱能功能障碍，以此减轻阿尔茨海默病的神经损伤。松果菊苷抗阿尔茨海默病作用机制见图2 和表2。

表2 松果菊苷改善阿尔茨海默病的作用机制Table 2 Mechanisms of echinoside in improving Alzheimer’s disease

图2 松果菊苷改善阿尔茨海默病的作用机制Fig.2 Mechanisms of echinoside in improving Alzheimer’s disease

3 血管性痴呆

血管性痴呆的主要病理特征是大脑内细胞凋亡，神经元受损，神经功能受损，认知功能严重下降，其发生与各种原因导致的流向脑组织血流量减少，缺氧、炎症、氧化应激等病理损伤出现有关[34]。相较于认知障碍，其疾病严重程度往往更高。杨倩等[35]采用永久性结扎双侧颈总动脉的方法构建了血管性痴呆大鼠模型，发现松果菊苷通过提高大鼠海马体中脑源性神经营养因子水平，介导PI3K/Akt信号通路，促进神经元修复，阻止神经元损伤，以保护大鼠神经认知功能。在由低压缺氧环境诱导的小鼠认知障碍模型中，Zheng 等[36]发现松果菊苷能够显著缓解小鼠海马体损伤，改善记忆功能，其机制与松果菊苷通过调控Nrf2 相关通路，降低氧化应激，防止海马体线粒体损伤有关。此外，刘春丽等[37]发现松果菊苷对血管性痴呆大鼠的神经保护作用还与减少皮层、海马体中氧自由基水平，改善氧化应激，并改善胆碱能神经递质代谢有关。

4 缺血性脑损伤

脑卒中发病迅速、致残率、死亡率高，是威胁患者生命安全的严重神经系统疾病。由于大脑中血流灌注受损，供氧缺失，缺血性脑卒中患者可出现严重脑损伤，导致功能障碍甚至残疾[38]。因此，除了及时恢复血液灌注，减少神经凋亡、避免脑损伤的相关治疗对于缺血性脑损伤同样至关重要。Wei等[39]通过手术结扎左侧颈总动脉诱导的大鼠缺血性脑损伤模型探讨松果菊苷的治疗潜力，发现松果菊苷能够显著减少大鼠脑梗死体积，并减轻脑组织中神经元损伤及凋亡，其机制与改善氧化应激、调节凋亡蛋白有关。Wei 等[40]在大脑中动脉闭塞手术诱导的大鼠模型中发现松果菊苷能够保护大鼠纹状体中多巴胺能神经元免受血流灌注缺失引起的损伤。Ding 等[41]通过建立短暂性大脑中动脉闭塞法制作卒中后认知障碍大鼠模型，验证了松果菊苷在该模型中减轻大鼠脑梗死程度、改善认知能力的机制可能是通过增加大鼠海马体中α7 烟碱型乙酰胆碱受体表达，促进细胞内自噬，以减少活性氧水平、改善氧化应激损伤。由此可见，松果菊苷不仅能够缓解缺血性脑损伤中神经元的受损，还能够显著调节脑梗死面积，提示其治疗卒中的潜在益处，其对于血流灌注的调控效应也值得进一步探索。

5 其他

松果菊苷显著的神经保护活性还能够用于其它神经系统病症的治疗。麻醉药物的吸入，尤其是七氟醚的使用对于儿童手术较为常见。然而，七氟醚已被证明可能诱发神经毒性及认知功能障碍。Yang等[42]通过七氟醚诱导的小鼠认知障碍模型，揭示松果菊苷通过激活小鼠海马体中插头盒蛋白1，诱导海马体细胞中的自噬活动，以减轻七氟醚造成的神经毒性，表明松果菊苷通过不同机制保护海马体、改善认知障碍的作用。Lu 等[43]发现，松果菊苷通过抑制大鼠大脑皮质内源性谷氨酸释放，减少细胞质内游离钙离子浓度，以降低谷氨酸兴奋性毒性，提示松果菊苷具有神经保护作用。基于此发现，进一步通过4-氨基吡啶刺激大鼠海马体切片诱导的体外癫痫模型，证实松果菊苷通过减少谷氨酸释放和阻断异常放电而发挥抗癫痫活性，这表明松果菊苷在癫痫的治疗中同样具有潜力[44]。

抑郁症虽然被作为精神疾病进行认识及诊疗，但抑郁症患者往往伴随有明显的神经递质分泌失常，恢复神经递质分泌可有助于缓解症状、降低复发。Chuang 等[45]评估了松果菊苷的抗抑郁活性，在强迫游泳诱导的小鼠抑郁症模型中，小鼠的不动性被显著缓解，提示松果菊苷可在体内产生抗抑郁作用；进一步探索其机制发现松果菊苷可能通过激活海马体中α-氨基3-羟基-5-甲基-4-异恶唑丙酸受体（α-amino3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid receptor，AMPAR）/Akt/ERK-mTOR 通路，以刺激脑源性神经营养因子分泌，这与常用的抗抑郁药氯胺酮作用机制相似。卢仁睿等[46]则在体外实验中发现松果菊苷的抗抑郁活性还可能与调控谷氨酸循环障碍、减少谷氨酸神经毒性有关。

脊髓型颈椎病是一种由于颈椎变形、椎间盘突出等病因诱导下脊髓屏障被破坏，从而导致神经炎症形成、神经元凋亡的进行性颈椎疾病。线粒体异常裂变导致的功能障碍及其随后诱导的氧化应激和炎症被认为是脊髓型颈椎病的重要发病机制[47]。Zhou 等[48]通过慢性颈椎压迫诱导的大鼠脊髓型颈椎病模型，发现松果菊苷可通过调控大鼠脊髓病变区域动力相关蛋白1（dynamin-related protein 1，DRP1），逆转异常线粒体断裂，降低活性氧水平，抑制NLRP3 炎症小体和NF-κB 信号通路激活，抑制小胶质细胞活化，以降低病变区域炎症反应，改善大鼠的运动功能。

松果菊苷改善其他神经系统疾病的作用机制见表3。

表3 松果菊苷改善其他神经系统疾病作用机制Table 3 Mechanism of action of echinoside in improving other nervous system diseases

6 结语与展望

众多基于体内、外的基础研究表明，松果菊苷能够保护机体神经元，缓解甚至逆转由各种病因导致的神经损伤，其具体作用机制与通过多通路调控以发挥抗炎、抗氧化应激、细胞自噬调节、线粒体功能恢复等密切相关。此外，炎症反应、氧化应激损伤、线粒体功能障碍、细胞自噬失调等病理机制是导致帕金森病、阿尔茨海默病、认知障碍等神经退行性疾病在内的多种神经系统疾病发生发展的重要因素。由此可见，松果菊苷作为“广谱”神经系统保护剂，对于治疗神经系统疾病，尤其是帕金森病及阿尔茨海默病的临床价值巨大。然而，基于松果菊苷的研究仍有待进一步深入。首先，目前仍未有探索松果菊苷治疗相关神经系统疾病的临床研究，鉴于实验动物与人体生理性的差异，进一步在临床层面评估松果菊苷的神经保护作用具有重要意义。因此，未来应积极开展相关临床研究，为松果菊苷的抗神经系统疾病潜力提供有力的循证医学证据。其次，虽然已有研究证实松果菊苷可自由通过机体血脑屏障，以在大脑中发挥药理活性。然而，也有研究表明松果菊苷的生物利用度仅有0.83%，机体吸收不良且消除速率极快，这可能不利于松果菊苷在机体内长时间发挥药效[49-50]。值得注意的是，当肉苁蓉多糖与松果菊苷联合使用时，大鼠对松果菊苷的吸收能得到显著提升[51]。此外，将松果菊苷配制成磷脂复合物时，松果菊苷的生物利用度也可得到显著增加[50]。因此，未来研究中，还应积极探索提高松果菊苷生物利用度的有效方法，如化合物结构修饰、化合物联合运用、给药载体优化以及药物配伍使用等，改善其药动学参数，积极发挥其神经保护活性。总之，继续开展基于松果菊苷的相关基础及临床研究，深入挖掘其临床运用的可行性，对于神经系统疾病的治疗具有重要意义。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突