石榴不同药用部位对中枢神经系统疾病的作用机制研究进展△

赵丽蓉，田弥，黎晨，邓针华，黄正元，周本宏，*

1.武汉大学 人民医院 药学部，湖北 武汉 430060；2.武汉大学 药学院，湖北 武汉 430072

中枢神经系统（CNS）是人体神经系统最重要的部分，主要由分布在脑及脊髓中执行不同功能的神经细胞组成。CNS 受损往往是不可逆的，其特征是中枢神经细胞及组织病变，引起的疾病主要有阿尔茨海默病（AD）、帕金森病（PD）等神经退行性疾病，神经胶质瘤，创伤性脑损伤等。目前，CNS疾病的发病机制仍没有定论，但主要与细胞凋亡、氧化应激、神经营养因子和神经递质耗竭相关[1]。中药具有多成分、多途径、多靶点的优势，因此中药对CNS 疾病的作用和机制是近年来研究的热点，石榴科植物石榴Punica granatumL.因具有良好的中枢神经药理活性而受到研究者们的广泛关注[2]。

石榴原产于喜马拉雅山脉，其种植范围一直延伸到伊朗，但自古以来就在整个地中海地区种植。石榴果呈深红色，皮坚韧，呈手榴弹状，花萼尖[3]。石榴中不可食用的石榴皮约占整个果实质量的40%～55%，可食用的内含种子的假种皮中有75%～80%的果汁和20%～25%的石榴籽[4-5]。随着研究的深入，石榴汁被发现具有保护神经[2]、治疗贫血[2,6]、抗2 型糖尿病[2]、抗炎、抗氧化[3]等作用；石榴籽被发现具有改善记忆障碍[7]、治疗多囊卵巢综合征[2]、调节氧化应激[8]等作用；石榴皮被发现具有抗炎[9]、调节氧化应激[10]、神经保护[11]等作用；石榴花被发现具有调节氧化应激[2]、神经保护[12]等作用。

因此，本文聚焦于石榴各药用部分对CNS 疾病的作用，对比不同药用部位的有效成分，以期发掘更多具有CNS 药理活性的物质，为研究石榴治疗CNS疾病的作用机制提供新的思路。

1 石榴不同药用部位成分对比

石榴主要成分有多种，包括没食子鞣质类、花青素类、黄酮类、鞣花鞣质类、酚酸类、不饱和脂肪酸类、生物碱类、多糖类、蛋白质类、脂肪类等。其中主要活性成分物质有没食子鞣质类、花青素类、黄酮类、鞣花鞣质类、酚酸类和不饱和脂肪酸类[5]。石榴属一般含有较多的花青素类物质，这类物质在330 nm 和440～540 nm 有紫外吸收，带有正电荷，很容易在正离子模式下进行质子迁移，因此分析通常在正离子模式下进行。黄酮类物质在240～285 nm 和300～400 nm 有2 个最大吸收峰，通常在正离子模式和负离子模式下均有较强响应性。没食子鞣质及鞣花鞣质是石榴汁、石榴花、石榴籽、石榴皮中最常见的化合物，一般在255～280 nm 有最大紫外吸收，通常在负离子模式下分析[5]。这些物质的种类与主要成分鉴定见表1[5,13-20]。

表1 花青素类、黄酮类、酚酸类、鞣花鞣质类、没食子鞣质类和不饱和脂肪酸类的主要成分在石榴不同部位的对比

石榴不同药用部位均有抗氧化物质的存在，根据文献可知，总黄酮含量为石榴皮>石榴花>石榴籽[21]；总酚、总类黄酮、总花青素及总鞣质含量皆为石榴皮中最高[21]；总酚、总类黄酮和总鞣质含量为石榴汁最低[15-17]；总花青素含量为石榴籽最低[21]。这4 种药用部位均有一定抗氧化能力，其中石榴皮抗氧化能力应为最强，其次为石榴花[22]。没食子鞣质类、花青素类、黄酮类、鞣花鞣质类、酚酸类及不饱和脂肪酸类等具体成分在不同药用部位的分布见表1，可知不同药用部位主要成分差异不大，重合度较高，花青素、鞣花酸、柯里拉京、没食子酸和没食子鞣质在各个药用部位均含有。而不饱和脂肪酸类物质仅石榴籽中含有，其中石榴酸质量分数可达56.05%，亚油酸质量分数可达11.3%[21]。

表1 中的成分中，已经报道对CNS 有保护作用的物质主要有木犀草素、芹菜素、没食子酸、鞣花酸、柯里拉京、槲皮素、山柰酚、绿原酸、原儿茶酸、柠檬酸、咖啡酸、阿魏酸、安石榴苷、儿茶素、表儿茶素、石榴酸及亚油酸，这些物质主要是对神经退行性疾病及氧化应激有疗效[23-26]，化合物结构见图1。

图1 石榴中已报道的对CNS有保护作用的物质

2 石榴不同药用部位对CNS疾病的作用机制

2.1 神经退行性疾病

神经退行性疾病是一大类因中枢神经元退行性病变而引起的疾病的统称。这一类疾病主要表现为神经元逐渐丧失其结构和功能，最终凋亡或丢失[27]。

2.1.1 AD AD是人类神经退行性疾病中发病率最高的疾病，主要发病特征是记忆障碍。

2.1.1.1 石榴汁 铜、铝、铅等金属离子在脑中累积会诱导神经元退行性病变，从而产生以记忆损伤为特征的AD[28-30]，而石榴汁的神经保护作用主要与其含有的酚类化合物有关，含有酚羟基的多酚类化合物可作为配体与金属离子反应，生成易溶解的环状络合物，从而减轻金属离子的累积及神经元病变。Hassanen 等[28]利用铜纳米粒（CuO-NPs）诱导大鼠小胶质细胞和星形胶质细胞释放多种介质，导致神经退行性病变和神经细胞毒性，CuO-NPs 组大鼠脑中血红素加氧酶-1（HO-1）和核因子E2相关因子2（Nrf2）mRNA 水平均降低，丙二醛（MDA）水平显著升高；石榴汁治疗组大鼠HO-1、Nrf2 mRNA水平呈剂量依赖性升高，MDA 水平呈剂量依赖性降低。氯化铝是一种神经毒性物质，在脑中累积会导致神经退行性疾病的发生[29]。Abu-Taweel等[31-32]发现石榴汁可治疗由氯化铝诱导产生的SWR/J 小鼠记忆损伤，且该作用没有性别差异。给予石榴汁可上调小鼠脑中氯化铝诱导降低的多巴胺（DA）、3,4-二羟基苯乙酸（DOPAC）、谷胱甘肽（GSH）、谷胱甘肽S移换酶（GST）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）水平。乙酸铅会诱导大鼠氧化应激从而导致组织损伤[30]，Annac等[33]发现石榴汁处理后可显著降低大鼠海马组织的MDA 和乙酰胆碱酯酶（AchE）水平，另外，从组织病理学实验中观察到石榴汁可改善醋酸铅诱导的一些退行性病变。这些结果表明，石榴汁可改善重金属引起的AD 症状，并且主要是通过调节神经营养因子和神经递质、减轻氧化应激、减少细胞损伤实现的。

石榴汁对转基因小鼠表现的神经退行性病变也有治疗作用。淀粉样前体蛋白（APP）突变发生在家族性AD中，APP突变的转基因小鼠（APPsw小鼠）会在9～10 个月表现出明显的记忆损伤。Hartman等[34]发现经浓缩石榴汁治疗后，小鼠能更快地逃离迷宫，且经硫代黄素-S 染色后明显观察到小鼠脑中淀粉样蛋白（Aβ）沉积和海马区可溶性Aβ42显著减少，同时海马区Aβ阳性斑块也明显减少。以上结果显示，石榴汁可通过减少海马区蛋白沉积改善转基因小鼠的AD症状。

2.1.1.2 石榴皮 石榴皮的潜在神经保护作用也是由多酚介导的，Abdel Moneim 等[10]通过苏木精-伊红染色观察大鼠脑组织结构的变化，证明石榴皮乙醇提取物可以减轻三氯化铝引起的大鼠脑组织损伤，通过减少脑中铝蓄积、降低脂质过氧化水平、提高SOD 和CAT 的活性来改善氧化应激，并刺激抗细胞凋亡蛋白B 淋巴细胞瘤-2（Bcl-2）水平升高，通过Bcl-2 通路发挥改善神经退行性疾病作用。Harakeh等[9]研究发现，石榴皮提取物可减少铝诱导致脑损伤大鼠在迷宫测试中的错误次数、提高大鼠脑中CAT的活性、降低脂质过氧化水平、减少海马回CA3 区及齿状回（DG）锥体细胞的凋亡。Morzelle 等[11]给小鼠注射Aβ制备AD 模型，给予石榴皮提取物治疗后发现，石榴皮提取物可降低小鼠脑组织海马区淀粉样斑块密度，增加脑源性神经营养因子（BDNF）的表达，降低AchE的活性及肿瘤坏死因子-α（TNF-α）水平。以上结果表明，石榴皮可通过改善氧化应激、降低机体炎症反应及减少Aβ蛋白沉积实现对神经系统的保护作用。

2.1.1.3 石榴籽 石榴籽油纳米制剂（Nano-PSO）也对转基因小鼠表现出良好的抗AD 作用。TgHu2ME199K 小鼠表达人鼠嵌合基因E199K PrP，在5～6 月龄时逐渐表现出神经退行性疾病症状。Mizrahi等[7]发现Nano-PSO 治疗后可在组织病理学层面观察到Nano-PSO 对TgMHu2ME199K 小鼠海马回CA1 和CA3 区海马细胞神经元的死亡均有抑制作用。免疫组织化学结果显示，Nano-PSO 作用后并没有显著减少海马区Aβ的累积，而是通过减少脂质过氧化和神经元死亡发挥神经保护作用。

Nano-PSO 已被证明可以将其活性成分靶向到大脑，Qubty等[35]研究表明，在脑损伤之前或之后，小鼠服用Nano-PSO都可以防止认知功能下降。大脑免疫组织化学染色结果表明，Nano-PSO 预防性治疗显著减少了神经元死亡与胶质增生，改善了线粒体损伤。纳米粒子的摄入导致大脑损伤后脑中与线粒体功能有关的脱乙酰化酶1（SIRT1）和神经突触抗体突触素（SYP）蛋白水平升高。Akbarian 等[8]发现Nano-PSO 可改善大鼠大脑皮层及海马区由东莨菪碱引起的MDA 异常升高及SOD 异常降低，同时减少TNF-α、白细胞介素6（IL-6）和IL-1 等促炎症细胞因子和AchE的表达，并增加了在空间记忆中起重要作用的M1 型乙酰胆碱受体（CHRM1）的表达。Petrou 等[36]在临床试验中发现，Nano-PSO 可作为临床药物治疗由多发性硬化症引起的认知障碍，治疗3 个月后可改善患者日常生活能力和认知能力。Natsheh 等[37]设计并表征了一种用于鼻腔给药的石榴籽油凝胶并在记忆和运动活动受损的CD-1（ICR）小鼠和SD大鼠模型上测试了给药系统。行为学测试结果表明，该凝胶经鼻腔给药后可明显改善动物记忆受损。以上结果表明，Nano-PSO 有良好的大脑靶向作用，可通过减轻炎症反应、降低脂质过氧化水平改善AD症状，且有多种给药方式。

2.1.2 PD PD 是仅次于AD 的第二大神经退行性疾病，特征是运动功能障碍。Kujawska 等[38]发现使用鱼藤酮造模后，大鼠脑内MDA水平升高，乙醛脱氢酶2（ALDH2）、CAT、GPX 活性降低，从而导致脂质过氧化水平升高。给予石榴汁治疗后，与模型组比较，大鼠海马区MDA水平显著降低，脂质过氧化水平降低60%，ALDH2 活性增加2.5 倍，CAT 和GPX 活性分别提高了85%和98%。石榴汁还可降低大鼠海马区TNF-α水平，升高一氧化氮（NO）水平，蛋白免疫印迹检测显示，石榴汁通过B 淋巴细胞瘤-xl（Bcl-xl）/Bcl-2 通路发挥抗PD 作用。Kujawska 等[39]还发现，与对照组比较，经鱼藤酮诱导的大鼠活动能力及嗅觉辨别能力分别降低77%和89%，出现嗅觉功能障碍，脑中DA 和DOPAC 水平降低；给予石榴汁后可使大鼠嗅觉辨别能力增加160%，活动能力也有增加趋势，嗅觉障碍减轻，脑中DA 和DOPAC 水平升高。1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶（MPTP）是一种环境毒素，可以选择性地诱导神经元的氧化损伤和线粒体蛋白酶体功能障碍，导致PD[40]。Braidy 等[41]利用MPTP 诱导人原代神经元细胞内SOD、GPX 活性降低，腺嘌呤核苷三磷酸（ATP）水平降低，细胞外CAT 活性升高，石榴汁提取物可调节上述物质的变化，对损伤的神经细胞有治疗作用。这些结果表明，石榴汁有良好的神经保护作用，可通过调节脑组织部位蛋白含量、减轻线粒体损伤、调节氧化应激和升高神经递质水平，起到抗PD的作用。

2.2 神经胶质瘤

神经胶质瘤是一种起源于神经胶质细胞的脑瘤，具有增殖速度快和浸润性生长的特点。对于脑部恶性胶质瘤而言，许多药物对于血脑屏障的渗透性不高，而纳米结构药物在跨越血脑屏障方面有独特优势[42]，因此Nano-PSO 对神经胶质瘤有更好的治疗效果。Ferreira 等[43]制备了以石榴籽为原料的Nano-PSO，其Zeta 电位为负、pH 在酸性范围。取人血细胞进行毒性评价，结果显示，MDA水平与CAT 活性变化不显著，证明Nano-PSO 不存在氧化损伤，对于Nano-PSO 的溶血性进行评价也发现其无明显溶血作用。以大鼠神经胶质瘤细胞C6 为模型，测定其抗肿瘤作用，Nano-PSO 制剂可将肿瘤细胞存活率降低到47%。因此，该实验结果显示Nano-PSO 制剂静脉给药足够安全且对于神经胶质瘤有良好的治疗前景。

2.3 衰老

衰老是一种自然过程，会伴随着身体状况的恶化及多种高风险疾病（如神经退行性疾病）的发生[44-45]。与衰老相关的疾病往往不可逆转，其特点主要是基因组不稳定、端粒磨损、表观遗传学改变、蛋白平衡丧失、线粒体功能障碍、细胞衰老、干细胞耗竭等，而衰老的机制也与神经退行性疾病类似[46]。

2.3.1 石榴汁 张洁等[47]发现石榴汁可以影响衰老小鼠体内的总抗氧化水平（T-AOC），可显著提高小鼠血清及肝脏SOD、GPX 及GSH 的活性，且伴随摄入时间的延长，抗氧化能力也会逐渐增强。石榴汁在临床试验中已被证明对中老年人表现出良好的记忆保护与增强作用，Siddarth 等[48]进行了双盲的临床试验，通过记忆测试评估证明，65 岁及以上老年人每天喝石榴汁可以在12 个月的时间里改善学习信息的能力。Bookheimer 等[49]通过临床试验证明，石榴汁对中老年人有明显的记忆增强作用，功能性脑激活（FMRI）研究也验证了这一结果。

2.3.2 石榴籽D-半乳糖可诱导产生早衰，李薇等[50]研究了Nano-PSO对D-半乳糖诱导小鼠衰老的保护作用，结果显示Nano-PSO可改善衰老小鼠体质量的减轻，降低小鼠脑内MDA、ROS 水平，提高GSH 及SOD 活性。黄旭等[51]利用D-半乳糖诱导小鼠衰老模型，经Nano-PSO 治疗发现小鼠脑内NO 含量升高，免疫器官的萎缩减轻，免疫球蛋白IgM、IgA及IgG 的含量升高。以上结果显示，Nano-PSO 可减轻衰老小鼠的氧化应激、线粒体损伤并改善小鼠的体液免疫。

2.4 新生儿脑损伤

新生儿脑损伤是新生儿死亡及永久残疾的重要原因，主要原因是脑部缺氧缺血所致的脑损伤，宫内生长受限（IUGR）的胎儿也易产生损伤。可能发生机制主要是细胞损伤及细胞能量代谢衰竭、细胞凋亡、氧化应激、神经营养物质减少等[52]。

Ginsberg 等[53]通过怀孕的SD 大鼠实验发现，新生儿脑损伤组大鼠母体血清及胎儿脑中炎症水平增加，IL-6、TNF-α、核转录因子-κB（NF-κB）、含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶-3（Caspase-3）等炎症指标显著升高；而母体给予石榴汁处理后，血清及胎儿脑中IL-6、TNF-α、NF-κB、Caspase-3 含量均有显著下降。Loren 等[54]在小鼠怀孕期的最后1/3和哺乳期间给予石榴汁及其他安慰剂，新生小鼠出生7 d后结扎单侧颈动脉诱导新生儿脑损伤，在组织学评估中发现石榴汁可显著减少组织损伤，还可降低与炎症反应有关的海马区及大脑皮层的Caspase-3水平。Ross 等[55]通过临床试验表明，孕妇服用石榴汁后婴儿患脑损伤的风险较低。基于以上结果，石榴汁可作为一种宫内保护剂，通过减轻氧化应激、调节脑中相关蛋白水平和降低炎症反应保护新生儿脑部，相关药效和机制还有待深入研究。

2.5 其他

石榴花对糖尿病导致的认知障碍有一定治疗作用[12]。石榴汁对高胆固醇血症引起的小脑受损有保护作用[56]。

综上所述，石榴治疗神经系统疾病的作用机制主要为减轻氧化应激、抑制细胞凋亡、调节神经递质及神经营养因子的表达等，见表2和图2。

图2 石榴不同药用部位对CNS疾病的治疗作用机制

表2 石榴不同药用部位对CNS疾病的治疗作用机制

3 结语

石榴作为一种药食两用中药，在日常治疗中具有不良反应少、安全性高的特点。石榴皮、石榴花、石榴汁和石榴籽均含有不同量的神经保护物质，因此均可用于治疗CNS 疾病。石榴皮中鞣质类、酚类、花青素类及黄酮类物质含量较高，因此有较好的抗氧化活性。石榴汁已在临床上用于辅助治疗新生儿创伤性脑损伤。石榴籽含有石榴酸与亚油酸等不饱和脂肪酸，可制备成纳米制剂。石榴花中抗氧化物质含量较高，但CNS 保护作用相关研究较少，推测可能与该药用部位产量有关。

石榴不同药用部位可通过降低机体炎症反应、保护神经营养因子和神经递质、减少细胞凋亡、提高抗氧化能力和调控脑中神经蛋白含量改善CNS 疾病，起到保护神经系统的作用。此外，由于石榴的易得性，因此可作为临床辅助用药及功能型食品参与到更多临床试验中，尤其是患者依从性较高的石榴汁可作为宫内保护剂参与更多疾病治疗，石榴籽也可用于制备更为安全有效的靶向制剂治疗CNS 疾病。在后续研究中，可基于肠道菌群研究及代谢组学研究进一步阐明石榴在机体内的代谢途径，为其临床应用提供参考。