1 阿尔兹海默症
阿尔兹海默症 (Alzheimer's disease,AD) 是老年痴呆的主要原因,已成为21世纪最昂贵、最致命和负担最重的疾病之一。随着中国人口的老龄化, AD已成为中国城乡居民的第五大死因,并且 AD 的发病率和死亡率还在逐年上升。AD 的临床表现主要是认知障碍、记忆障碍、临床前阶段则呈现多种病理变化。
一般认为, Aβ 肽在神经元外的细胞外介质中聚集和异常积累引起淀粉样蛋白斑块。 Aβ肽是在淀粉样蛋白前体蛋白(APP) 被β-和γ-分泌酶连续蛋白水解切割后,通过淀粉样蛋白生成途径产生的回。目前已发现可溶性 Aβ的初始寡聚化会引发突触退化、抑制轴突运输、影响星形胶质细胞和小胶质细胞、可塑性功能障碍、氧化应激、胰岛素抵抗、异常的 tau 磷酸化、胆碱能损伤、选择性神经元死亡。因此,AD 的核心生化特征是淀粉样蛋白 (amyloidβ-protein,Aβ) 和微管相关蛋白 tau磷酸化以及小胶质细胞反应。此外,还伴有神经炎症、血管改变、细胞衰老和淋巴系统功能障碍等病变,目前还有多种相关机制尚在探索中。
基于对阿尔兹海默症的病理研究,用于治疗AD的药物主要有靶向胆碱能神经传递药、抗淀粉样蛋白和抗 tau药物等,但是这些药物都只能短暂延缓症状,临床效果并不显著。
蜂胶是工蜂采集植物树脂等分泌物与其上颚腺、蜡腺等分泌物混合形成的胶黏性物质。作为一种天然化合物,它具有抗菌、抗炎、抗病毒、抗氧化、抗肿瘤等广泛而显著的生物学活性。迄今为止,已在来自不同地理区域的各种类型的蜂胶中检测到800多种化合物。蜂胶的主要化学成分,如类黄酮、酚酸、萜类、芳香酸、醇、酯、微量元素、糖、维生素等可用于防治多种疾病。
蜂胶具有多种药理学活性,临床治疗相对温和安全。近年来,蜂胶作为神经退行性疾病的治疗靶点逐渐成为热点。以阿尔兹海默症为例,其中,一些研究已阐明其防治 AD的相关机制,而一些研究则发现了其可用于AD治疗的潜在机制。
2.1 蜂胶对阿尔兹海默症的作用机制
2.1.1 调节 Nrf2/HO-1 抗氧化通路
活性氧(Reactive oxygen species,ROS) 产生和抗氧化防御之间的平衡对于正常的细胞功能至关重要。AD神经元损伤发病机制中的一个重要早期特征是氧化应激,即自由基和内源性抗氧化防御之间的失衡。在AD中,细胞抗氧化酶的活性发生改变,从而导致氧化损伤不断积累。当不平衡时,ROS的过量产生加抗氧化防御不足会导致氧化应激。有证据表明,导致ROS产生增加的线粒体损伤导致AD 的早期阶段出现在临床症状和 Aβ 病理学出现之前。值得注意的是,线粒体中的ROS可以破坏线粒体膜电位,加速同一细胞器内ROS的产生。因此,一小部分细胞器中ROS产量的增加可能足以将ROS损伤传播到其他线粒体,最终影响整个细胞。
核因子红细胞2相关因子2(Nrf2), 是一种转录因子,主要调节抗氧化反应,血红素加氧酶-1(HO-1) 也是抗氧化防御系统的重要成分之一。咖啡酸苯乙酯 (CAPE) 是从蜜蜂蜂胶中提取出的一种天然酚类化合物,存在于多种植物中。Morroni F等的研究表明,从新西兰蜂胶中提取的CAPE 可以改善 AD小鼠的学习和记忆能力。CAPE正是通过激活上调 Nrf2/HO-1通路,展现出强大的抗氧化能力,从而逆转AD小鼠的认知缺陷。然而,由于水溶性低和生物利用度差,CAPE的应用受到限制。值得注意的是,最近新合成的FA-97是一种新的合成咖啡酸苯乙酯衍生物,它既可以克服CAPE的缺点,又可以保留CAPE对于AD人群认知能力下降的改善功能。
2.1.2加强海马长时程增强作用
蓝斑(LC)是位于新鲜解剖的大脑的背侧脑桥中的蓝点。它包含密集排列的中型神经元,通过无髓鞘投射支配整个大脑。信号传导作用涉及注意力、觉醒、睡眠-觉醒周期、学习、记忆等调节。LC 神经元的放电在长期突触可塑性中起着关键作用,它可以增强啮齿动物的海马长时程增强作用 Long-term poten- tiation,L TP), 持续的 LTP通过突触标记的发展促进记忆形成。在 AD中,退化的 LC神经元会降低海马体的可塑性并损害记忆力。
美金刚(Memantine)是一种治疗阿尔兹海默症的经典药物。早前已有研究发现,美金刚可通过抑制小鼠来源神经瘤母细胞,即N2A 细胞中ATP敏感型钾离子通道Kir6.2的过度表达,升高胞内钙离子浓度和激活钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶Ⅱ(CaMKⅡ),从而诱导加强海马长时程增强作用(LTP),改善记忆障碍。Kir6.2通道于是成为改善AD 患者记忆障碍的治疗新靶点。最近Moriguchi等的实验证实,巴西绿蜂胶可以增强美金刚在治疗认知缺陷的AD小鼠中的作用。其机制是,AD小鼠海马CA1 区ATP含量降低,而蜂胶可以显著增加CA1区ATP含量,还可促进N2A细胞中CaMKⅡ自磷酸化,协同美金刚对于K6.2通道的抑制作用,从而达到增强治疗效果的作用。
2.1.3全身抗炎作用
先前一些研究表明非甾体抗炎药 (NSAID)具有神经保护作用。Koyama等研究发现,外周炎症因子升高,即全身炎症反应与直接或间接地与AD 患病风险相关。这些实验表明,抑制全身炎症反应可成为治疗阿尔兹海默症的靶点之一。
2018年,Zhu 等针对平均72.8岁,生活在海拔高度2260m 的60名参与者开展了随机、双盲、安慰剂对照研究,以评估蜂胶对认知能力下降的改善作用。实验者被随机分配接受蜂胶(0.83 g,n=30) 或安慰剂(n=30),为期24个月。用MMSE评估认知结果,并测量血清细胞因子水平24个月。与安慰剂组相比,蜂胶治疗受试者的 MMSE 评分改善显著 (p=0.007), 此外 ,MMSE 评分与血清中IL-1β的减少和 TGFβ1的增加相关。该研究表明,生活在高海拔地区的老年人,可在24个月内发展为轻度认知障碍,全身炎症加重。摄入蜂胶(>12个月)可使全身性炎症减轻,防止认知能力下降。
2.1.4多种机制综合作用
鉴于小胶质细胞中炎性细胞因子的表达和产生高于其他神经胶质细胞,小胶质细胞被认为是脑部炎症的主要来源。研究表明,过度激活的小胶质细胞会产生高水平的促炎细胞因子和趋化因子,从而导致神经元功能障碍。目前广泛认为神经炎症是 AD发病机制之一。 脑神经元中的脑源性神经营养因子(BNDF), 可以诱导活动调节细胞骨架相关蛋白 Arc 的表达,有助于维持良好认知功能。而AD 患者大脑斑块的主要成分纤维样淀粉样斑块,会损害 BDNF 诱导的 Arc 在培养的皮质神经元的表达,干扰 BNDF信号传递,影响下游神经元的功能。2018年,Junjun Ni 等人利用神经母细胞瘤构建体外细胞神经退行性模型,发现巴西绿蜂胶既可以减弱神经元的氧化应激,防止缺氧引起的小胶质细胞介导的炎症,还可以逆转IL-1β 诱导的BNDF诱导的 Arc蛋白的损害,调控多种机制防止神经元退行性损伤。虽然近些年蜂胶对神经退行性疾病的影响已逐渐成为热点,但是以AD模型直接作为体外实验研究对象的仅占少部分。
2.2潜在的机制
乙酰胆碱酯酶(AChE) 可以通过损害基底前脑胆碱能神经元和降低神经递质——乙酰胆碱(Ach) 的水平来终止神经冲动,这是AD作为慢性神经退行性疾病的特征。有研 究发现,冲绳蜂胶(OP) 内含多种化合物,其对 AChE 活性有抑制作用,OP 内不同异戊二烯化黄酮类化合物IC507.23~15.7μM29]。而抑制 AChE可增强胆碱能功能,进而可能改善AD患者的认知障碍。
此外,有研究表明蜂胶中的酒石酸、对香豆素和青蒿素C有神经保护作用。巴西蜂 胶的主要成分阿替匹林C(Artepillin O) 还可作为一种神经营养因子,促进神经生长因子(NGF)诱导的神经元外植体生长。 这些机制都有可能作为AD的治疗靶点,在后续临床研究中发挥作用。
3 总结与展望
在全球范围内,超过5000 万人受到神经退行性疾病的影响,如果没有找到有效的预防或治疗解决方案,到2050年这一数字将增加近2倍,达到1.52亿。阿尔兹海默病(AD) 被认为是最常见的神经退行性疾病类型,占所有病例的60%~80%3。AD 于1907年被发现,该病的确切病因至今尚未明确。几十年来,在许多临床试验中逐渐探索出多种治疗AD的策略,但目前可用的治疗主要是对症治疗, 其治疗效果不好,且不良应明显。蜂胶作为一种天然功能食品和药品,其潜在预防和治疗AD作用逐渐得到证实。由于研究数量少和样本量小的限制,其用于防治的效果、最佳剂量和合适剂型的临床证据缺乏。为充分理解蜂胶对神经退行性疾病预防和治疗的潜在益处,未来应继续开展研究。
来源:蜜蜂杂志2024年第2期(齐琳/浙江大学医学院临床 (5+3)2104级, 胡福良/浙江大学动物科学学院)
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