中药及其有效成分抗阿尔茨海默病的药理研究进展

阿尔茨海默病（Alzheimer's disease，AD）是以进行性认知功能障碍和行为损害为特征的神经退行性疾病，典型病理特征为脑内β-淀粉样蛋白（Aβ）形成的老年斑及微管相关蛋白（Tau）高度磷酸化而形成神经原纤维结［1］。随着人口老龄化进程加快，预计2050年中国的AD患病人数将超过3 000万［2］，目前尚无疗效确切的治疗药品，探索及筛选治疗AD的有效药物迫在眉睫。在众多体内和体外的研究AD模型中，由于疾病模型差异、实验周期等因素产生的限制，结果不令人满意［3］。

近年来，秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans Émile Maupas［4］，简称“线虫”）在药物筛选中展现出明显优势，其繁殖速度快［5］、生命周期短［6］、基因同源性高［7-8］、易于培养，并且具有与人类相似的神经递质［9］，在抗衰老［10］、AD［11］、帕金森病等神经退行性疾病［12］研究中应用得比较广泛。

常用的AD模型线虫包括CL2006［13］、CL4176［14］等线虫，是采用人源Aβ基因在线虫肌肉中异源表达，诱导淀粉样蛋白沉淀形成，从而模拟生物体内Aβ沉积等病理机制。此外，还有Tau转基因线虫模型P301L和V337M［15］及UM001双转基因线虫模型［16］。利用上述线虫模型评估银杏提取物对AD治疗潜力，可以改善线虫体内活性氧的积累，增强自由基清除和抗氧化能力，从而发挥抗AD作用［17］。

临床研究发现，银杏提取物联合多奈哌齐治疗3个月后能改善AD患者认知能力及精神状况，有效率达93.3%［18］。中医经典方剂六味地黄丸能明显改善线虫体内Aβ斑块沉积，提高线虫的抗逆性及抗氧化能力来发挥抗AD的作用［19］，在临床上辅助治疗半年后，可提高AD患者认知功能和自我生活能力［20］。天麻钩藤饮［21］、三七总皂苷［22］、石杉碱甲［23］等中药复方或有效成分在治疗AD中发挥独特的优势。线虫作为模式生物在研究AD的病理机制及候选药物筛选中也表现出一定优势［24-25］。本文对线虫模型筛选抗AD的中药复方、中药提取部位及有效成分的药理作用研究进行综述，并对线虫模型抗AD的药理机制进行总结，以期为抗AD新药物筛选提供参考与依据。

1　基于线虫模型的中药及其有效成分抗AD

AD的病理机制复杂，中药可以多种成分共同发挥药效作用，越来越多的中药复方、中药提取部位及中药有效成分在AD转基因线虫模型研究中表现出良好的效果。

1.1　中药复方抗AD

中药复方使用历史悠久，以君臣佐使配伍而发挥协同作用，从而达到标本兼治的目的。中医认为AD属于“痴呆”范畴，是由肾精不足、髓海失养、神机失用、痰浊、瘀血所致［26］，临床上多从滋补、正虚、瘀血、痰浊方面进行防治，因而治疗AD方药多具补肾填精益髓、豁痰开窍、宁心安神的功效。

六味地黄丸是滋阴补肾的代表方剂，由熟地黄、山药、山茱萸、泽泻、茯苓、牡丹皮6味药组方，将六味地黄丸醇提物0.5 mg·mL-1与琼脂混合制成给药板，在给药66 h后，可降低CL4176线虫体内活性氧（ROS）水平，并提高N2线虫氧化应激后的存活率［19］。给药7 d后，能明显减少CL2006线虫体内Aβ斑块沉积，进一步研究发现，在绿色荧光蛋白（GFP）标记的转基因TJ375线虫体内热休克蛋白-16.2（HSP-16.2）基因hsp-16.2∶∶GFP荧光量表达增强，表明其作用机制是通过上调HSP-16.2蛋白表达来提高抗氧化能力，进而发挥抗Aβ毒性的作用，并且联合三七水提液疗效更佳［27］。

生脉方具有益气复脉、养阴生津的功效，由人参、麦冬、五味子配伍而成，使用CL2355及CL2122线虫筛选生脉方中各药材组方的最佳比例为9∶9∶6，发现生脉方4.8 mg·mL-1通过下调线虫体内与胁迫相关基因和乙酰胆碱酯酶基因的表达，改善线虫趋化性紊乱，给药4 d后CL2006线虫体内Aβ沉积斑块减少，Aβ毒性降低［28］。

酸枣仁汤具有养血安神、清热除烦的功效，由酸枣仁、知母、茯苓、川芎、甘草组方，4 mg·mL-1酸枣仁汤与大肠杆菌混合后涂布至培养基表面，给药3 d后能提高CL4176线虫体内超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）等抗氧化酶活性，降低丙二醛（MDA）含量，进而减少ROS积累，延长瘫痪时间，其主要是通过上调线虫体内超氧化物歧化酶-3（SOD-3）、HSP-16.2、叉头框O（FOXO）家族蛋白的转录因子abnormal dauer formation-16（DAF-16）等胰岛素通路相关基因表达，提高机体抗氧化能力，从而发挥抗Aβ毒性的作用［29］。

癫痫宁具有豁痰开窍、息风安神的功效，组方包括蜘蛛香、石菖蒲、钩藤、牵牛子、千金子、缬草、甘松、薄荷脑。15 mg·mL-1癫痫宁水煎液给药2 d后能显著抑制CL2006线虫5-羟色胺（5-HT）敏感性，降低CL4176线虫体内Aβ低聚物的生成，从而抑制线虫麻痹表型，其作用机制是通过调控HSP-16.2、DAF-16及其下游SOD-3转录因子来实现抗Aβ毒性的作用［30］。

天丝饮具有补肾益智的功效，由巴戟天、菟丝子组成，8 mg·mL-1天丝饮含药培养液能提高N2线虫抗胁迫能力，增加百草枯诱导急性氧化胁迫下的生存率，3.2 mg·mL-1处理CL4176线虫3 d后，能显著改善瘫痪表型，延长N2线虫寿命，其作用机制与调节热休克蛋白表达有关［31］。此外，生慧汤［32］、更年春片［33］、参杞片［34］、解毒益智方［35］等传统中药复方或中成药在AD线虫模型研究中也体现了较好的防治效果。

1.2　中药提取部位抗AD

中药提取物通过多种成分之间的相互协同作用来发挥疗效。银杏叶提取物开启了植物提取物研究的热潮，多数中药提取部位以醇提物形式用于AD转基因线虫模型，主要集中于调节胰岛素通路中热休克因子-1（HSF-1）、DAF-16、人类核因子E2相关因子1/2（Nrf1/Nrf2）同源物Skinhead-1（SKN-1）因子来发挥抗AD的作用，为临床上防治AD的药物研发提供方便。

将药物与大肠杆菌混合后涂布至培养基表面，1 mg·mL-1石菖蒲挥发油处理CL4176线虫2.5 d后，有效抑制线虫体内Aβ聚集及聚谷氨酰胺（polyQ）聚集，显著延缓线虫瘫痪，较未给药组半数瘫痪时间（PT50）延长率达75.39%，并使细胞内ROS浓度降低13.55%；此外，石菖蒲挥发油还能改善CL2355线虫趋化性能紊乱，有效抑制Aβ在神经中的聚集，表现出较好的神经保护作用，其作用机制是依赖于hsf-1和组蛋白去乙酰基转移酶（sir-2.1）基因调控的自噬通路［36］。

红芽木提取物100 μg·mL-1给药4 d后通过DAF-16和HSF-1介导的胰岛素通路来提高机体抗氧化能力，有效清除体内自由基生成，提高线虫在胡桃醌诱导的氧化应激下的抗逆性，进而改善CL2006线虫瘫痪表型，延缓Aβ毒性，使PT50延长50%［37］。

桦木药用部位为树皮，桦木提取物50 μg·mL-1通过DAF-16和SKN-1介导的胰岛素通路使线虫寿命增加35.99%，给药3 d后能有效清除N2线虫体内ROS，使应激条件下的线虫寿命增加52.28%，提高了线虫的抗逆性，使体内衰老色素脂褐素降低了32.3%，延缓CL4176线虫瘫痪，其抗Aβ毒性与抗氧化作用与有关［38］。

Guo等［39］制备蔓越莓提取物，以2 mg·mL-1给药10 d后可减少CL2006线虫Aβ单体、低聚物等Aβ蛋白总水平，延缓线虫瘫痪，使CL2006及N2线虫寿命延长，增强CL2006线虫6 d后的咽泵速率，其作用机制是通过调控HSF-1因子来调节蛋白质合成、折叠和降解，进而维持蛋白酶稳态，发挥抗Aβ毒性作用。

李元通等［40］以连翘花提取物200 μg·mL-1干预CL4176线虫3 d后，发现其通过下调Aβ基因表达，减轻线虫体内Aβ聚集，增强DAF-16、SKN-1、HSF-1转录因子活性，来提高CL4176线虫体内SOD和CAT抗氧化酶活性，降低ROS、MDA含量，改善线虫运动能力，延长生存时间，从而发挥抗Aβ毒性作用。进一步成分分析发现连翘花提取物中，可能由连翘酯苷A、芦丁、连翘苷、连翘脂素等活性成分发挥作用。

除此之外，还有红茶［41］、酸枣仁［42］、金银花［43］、紫娟普洱茶［44］、丹参［45］、三七［10］、马鹿角［46］等中药提取物在CL4176、CL2006、CMC101多种转基因线虫模型中主要通过调控胰岛素通路来抑制Aβ聚集、提高氧化水平来发挥抗Aβ毒性作用，具有一定的治疗AD的潜力。

1.3　中药有效成分抗AD

随着对中药抗AD的研究深入，多种中药有效成分被阐明，抗AD活性成分包括黄酮类、多酚类、皂苷类、生物碱类、多糖类等在CL4176、CL2006转基因线虫模型中能有效清除自由基、增强抗氧化能力来抑制Aβ聚集毒性，从而发挥抗AD作用。例如，石杉碱甲为石杉科植物千层塔中提取的生物碱，目前在临床上用于AD的防治，已取得一定疗效［23］。

Astrid等［47］在大豆3种黄酮化合物的筛选研究中发现，仅大豆黄素具有潜在抗AD活性，100 μg·mL-1大豆黄素给药CL4176线虫48 h后，有效清除线虫体内自由基，能改善线虫瘫痪表型，延长PT50，减少CL2006线虫体内的Aβ纤维的沉积，其作用机制是通过提高抗氧化能力来抑制Aβ毒性。

黄藤素为黄藤中的黄酮类化合物，苏齐娜［48］研究发现0.2 mmol·L-1黄藤素处理3 d后提高了SOD和CAT抗氧化酶活性，降低线虫体内ROS水平，进而抑制CL2006线虫体内Aβ沉积，延缓CL4176线虫瘫痪，调控脂质代谢，从而发挥抗Aβ毒性的作用，其机制与上调sod-3、hsp-16.2和hsf-1等抗性相关基因的表达有关。

知母皂苷B-Ⅱ为知母中的主要有效成分，40 μg·mL-1知母皂苷B-Ⅱ给药CL4176线虫3 d后能有效清除体内ROS的积累，提高热应激及胡桃醌诱导的氧化应激条件下的生存率，增加线虫抗逆性，提高过氧化氢酶活力，增加抗氧化能力，从而改善体内Aβ的聚集和沉积，增强线虫抗瘫痪作用，其作用机制与调控胰岛素通路有关［49］。

100 mg·L-1黄连多糖能延长CL4176线虫寿命37.75%，药物作用2 d后能减少体内Aβ纤维的沉积，改善线虫瘫痪表型，其作用机制与提高热休克蛋白HSP16.2和HSP16.41的表达有关［50］。热休克蛋白（HSP）属于应激反应性蛋白，大多数生物体中在热应激和氧化应激条件下表达，该蛋白的产生有助于线虫的寿命延长和抗逆性。荞麦谷氧还蛋白（rbGrx）是荞麦种子中小分子活性物质，李芳等［51］研究发现4 μmol·L-1的rbGrx给药4 d后增加线虫体内SOD活性和谷胱甘肽（GSH）含量，使ROS降低30.2%，处理10 d后的线虫运动能力增加43.6%，并使CL4176线虫寿命延长了增加20%，表现出明显的抗衰老与抗氧化作用，使并降低Aβ转录水平44.1%，从而抑制Aβ表达，改善线虫瘫痪表型，其作用机制与HSF-1介导的胰岛素通路有关。

此外，黄酮类成分（如根皮素［52］、水飞蓟素［53］），多酚类成分（如松果菊苷［54］、橄榄苦苷［55］），糖苷类成分（如芍药苷［56］）等多种中药有效成分在CL4176、CL2006转基因线虫模型中表现出对Aβ毒性的抑制作用。因此，中药有效成分在AD治疗新药研发方面具有极大的开发价值。

2　基于线虫模型的中药抗AD药理作用机制

2.1　抗衰老、抗氧化

AD与衰老关系密切，由于体内氧化与抗氧化水平失衡，使自由基产生过多导致机体处于氧化应激状态，促使细胞功能受损，加重神经退行性疾病的发展。中药及其有效成分具有较好的抗氧化活性，张晓寒等［52］发现75 μg·mL-1根皮素通过调控胰岛素信号通路及sir-2.1信号通路使延长线虫寿命21.52%，给药7 d后能改善ROS积累，提高线虫体内SOD和CAT抗氧化酶活力，并降低氧化产物MDA生成，通过提高抗氧化水平来增强抗衰老能力。

王雪等［54］使用300 μmol·L-1松果菊苷给药2 d后，能够提高线虫高温热应激及急性氧化应激下的生存率，延长线虫寿命，其抗氧化机制与促进DAF-16核转位作用有关。何露等［57］研究发现，姜黄素类化合物100 μmol·L-1干预3 d后，能改善线虫体内ROS水平，提高了N2线虫抵抗胡桃醌诱导的氧化应激能力，上调CL2166线虫体内谷胱甘肽S-转移酶-4（GST-4）基因的表达，从而提高抗氧化应激能力，其机制与抗氧化基因表达有关。由此可见，提高机体抗氧化能力有助于AD的防治。

2.2　抑制Aβ聚集

Aβ作为AD典型病理特征之一，可以在转基因线虫肌肉或神经元中表达来模拟该疾的发生。Zhu等［58］研究发现20 μg·mL-1玫瑰精油给药6 d后可减少Aβ纤维沉积，改善CL2355线虫的趋化性紊乱，延长CL4176线虫瘫痪时间，有效抑制Aβ在神经元及肌肉中的表达，其机制与SKN-1信号通路有关。

孙伟举等［59］将虾青素与大肠杆菌混合后给药，发现经250 ng·mL-1虾青素干预1 d后能显著抑制Aβ诱导CL4176线虫的麻痹率，改善Aβ引起的氧化应激水平，降低线虫体内Aβ沉积现象，从而发挥抗AD的作用。因此，抑制Aβ聚集能有效降低Aβ斑块沉积对神经产生的毒性，进而发挥保护神经的作用。

2.3　维持蛋白质稳态

泛素-蛋白酶体系统和自噬-溶酶体系统是蛋白质降解的2种主要途径［60-61］，对调节正常和异常蛋白的水解作用来维持蛋白质稳态具有重要作用。徐帅帅等［34］研究发现21.8 mg·mL-1参杞方提取物给药干预3 d后，GR2183转基因线虫能通过上调蛋白酶体亚基-3（RPT-3）的表达来抑制Aβ蛋白沉积。马晓丽等［62］发现12.5 μg·mL-1芝麻粕多肽干预2 d后，显著降低线虫体内Aβ沉积，改善Aβ在神经和肌肉中的毒性，其作用机制与蛋白酶体途径有关，而与自噬溶酶体途径无关，是通过核因子E2相关因子2（Nrf2）/SKN-1来发挥作用的。因此，通过清除变性或错误折叠的蛋白质，维持细胞稳态效应，是细胞发挥正常功能的基础。

2.4　调节金属离子稳态

研究发现，AD患者脑内Cu、Zn等金属离子含量升高，金属稳态的失调与AD密切相关［63］。罗云峰等［64］发现Cu在CL2006线虫体内可与Aβ相互作用，并改变其他元素（如Fe、Zn、Mn等）的稳态平衡，通过改变hsp-60、skn-1、hsp-16.2等基因表达来调控ROS的水平，从而加重线虫瘫痪表型。Metaxas［65］研究表明，Zn或Cu浓度的增加时，都导致CL2006线虫的麻痹率增加，表明金属离子浓度的增加会提高Aβ聚集水平，此外Zn或Cu在线虫体内存在的负反馈调节机制，Cu的增加触发Zn的增加，Zn的增加最终导致Cu的减少，最后回到平衡状态，说明金属离子之间存在一定调控关系。

有研究发现500 μmol·L-1丹酚酸A干预3 d后可减少Aβ来改善CL4176线虫的麻痹表型，其机制与通过螯合金属离子的作用来抑制Aβ的聚集，进而降低Aβ的聚集诱发的氧化应激水平有关［66］。因此，维持机体金属离子的平衡稳定对AD的防治具有重要意义。

3　结语

中药作为我国传统医学的瑰宝，在AD防治方面也扮演重要角色，许多抗AD的中药复方多具补肾填精益髓、豁痰开窍、宁心安神的功效。而中药提取部位多局限于药物醇提物方面的药效评价，研究者可以拓宽对药物提取物的研究范畴，对水提物等多种不同提取溶剂的提取物进行比较，以确定疗效最佳的提取方式。中药有效成分多以黄酮类、多酚类等化合物为主，该类药物本身具备的抗氧化性在AD的防治中具有积极意义。

在AD线虫模型方面，GMC101、CL2006属于渐进性瘫痪线虫，因而实验周期长，还会增加污染的风险；CL4176属于温度诱导型瘫痪线虫，实验周期短，研究多以CL4176株系的瘫痪实验进行药效及药物剂量的筛选。线虫作为模式动物使用悠久，但在抗AD治疗药物的筛选中，许多中药及其有效成分的研究尚停留在线虫层面，需进一步结合高等生物来对其进行更全面的评价，为临床前研究提供更有力的参考依据。其次，AD作为发病机制复杂的疾病，目前的药物活性评价多局限于线虫体内Aβ沉积的机制，对Tau蛋白、炎症级联反应等致病因素还有待更深入的探讨，亟待开发更全面的转基因线虫模型来模拟AD的病理过程。

针对机体多靶点的调控是治疗AD的有效手段，该措施与中药多成分、多靶点、多途径的优势不谋而合，而中药成分复杂，明确中药及其复方发挥作用的药效物质基础，是中药现代化的重中之重。因此，借助秀丽隐杆线虫模型对中药活性评价的优势，可以更多地结合现代科技手段（如网络药理学、化学物质组学、蛋白质组学等学科）来阐明中药药效物质基础与作用机制，不仅可以简化在药物发现和药物靶点识别研究内容中的复杂性与周期性，更有助于未来AD治疗药物的探索以及针对特定药物的分子途径进行深入的生化和遗传研究，才能更好地推动中药事业发展。

利益冲突 所有作者均声明不存在利益冲突

参考文献（略）

来 源：师雄飞，杨丽萍，陈普，段小花．基于秀丽隐杆线虫模型的中药及其有效成分抗阿尔茨海默病的药理研究进展 [J]. 药物评价研究, 2022, 45(10): 2138-2145 .