麦角甾苷的神经保护作用研究进展

郝丹丹，张 垒，张凤宁，白春英，斯日古楞,瑞 云, 郎卫红,杜冠华，王洪权

(赤峰学院 1.基础医学院生理学教研室、2.附属医院神经外科、3.附属医院心理医学科，内蒙古 赤峰 024005；4.中国医学科学院、北京协和医学院药物研究所，北京 100050；5.航天中心医院、北京大学航天临床医学院神经内科，北京 100049)

麦角甾苷(Acteoside or Verbascoside)是一种水溶性苯乙醇糖苷类(Phenylethanoid glycosides)天然化合物，其是最为常见的二糖咖啡酰酯(disaccharide caffeoyl esters)[1]。其化学名为2-(3,4-二羟苯基)乙基-1-Ο-α-L-吡喃鼠李糖基-(1→3)-(4-Ο-Ε-咖啡酸)-β-D-吡喃葡萄糖苷[2-(3,4-dihydroxyphenyl)ethyl-1-Ο-α-L-rhamnopyranosyl-(1→3)-(4-Ο-Ε-caffeoyl)-β-D-glucopyranoside](Fig 1)。麦角甾苷具有许多药理学活性。最近研究显示，麦角甾苷具有神经保护活性，在神经退行性疾病，如在帕金森病(Parkinson’s disease，PD)和阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease，AD)中的神经保护作用取得了一定进展，本文对麦角甾苷在AD和PD中的神经保护作用及其机制进行了总结，对其在动物中的药代动力学进行了归纳，同时指出其临床应用、本身局限性和将来的应用趋势。

Fig 1 Chemical structure of verbascoside

Fig 2 Schematic representation of acteoside-mediated neuroprotection in AD and PD

1 麦角甾苷的来源和药理学特性

麦角甾苷最早分离自毛蕊花素(Verbascum sinuatum)，并被命名为 “verbascoside”。1968年，Birkofer 阐明了其化学结构，并引进了其新的名字 “Acteoside”[1]。目前研究发现，23种植物科中的200多种植物中含有麦角甾苷。同时麦角甾苷也可以通过生物合成途径合成。研究显示，麦角甾苷具有广泛的药理作用，包括抗炎、抗氧化、抗凋亡、抗衰老、促进伤口愈合和抗肿瘤等功能[2]。同时麦角甾苷具有肝脏保护活性。

2 麦角甾苷的神经保护作用

近年来，麦角甾苷在治疗神经系统疾病中具有独特的应用前景。引起药理学家们的关注。其在PD和AD中的应用研究越来越多(Tab 1)。

Tab 1 Summury of neuroprotective effects of acteoside

2.1 在神经退行性疾病中的保护作用

2.1.1在PD中的神经保护作用 (1)抑制氧化应激损伤和凋亡发生。麦角甾苷在PD体外和体内模型中具有神经保护作用。国内北京大学药学院蒲小平教授组对麦角甾苷在PD中的神经保护作用进行了早期研究。他们发现麦角甾苷在PC12细胞中，能够通过抑制ROS产生、线粒体膜电位降低、凋亡发生来抑制1-甲基-4-苯基吡啶(MPP+)诱导的PC12细胞损伤[3]。含有麦角甾苷的肉苁蓉提取物抑制通过提高细胞活力、抑制LDH产生，抑制MPP+诱导的小脑颗粒神经元caspase-3激活和PARP的表达，表明其可通过抑制凋亡发生，发挥其神经保护作用[9]。进一步研究发现，麦角甾苷能够在其他PD体外细胞模型中具有保护作用，能抑制鱼藤酮诱导的多巴胺能神经元SH-SY5Y细胞凋亡, 其神经细胞保护作用可能与降低细胞内活性氧水平有关[19]。在过氧化氢处理的转染DJ-1的SH-SY5Y细胞新PD细胞模型中，麦角甾苷可抑制过氧化氢诱导细胞损伤[8]。麦角甾苷能够在MPP+诱导的大鼠中脑神经元损伤中，促进大鼠中脑神经元酪氨酸羟化酶(tyrosine hydroxylase，TH)阳性细胞数量，表明其具有抑制细胞损伤作用，同时进一步机制研究显示麦角甾苷通过抑制caspase-3激活和PPAR的剪切激活发挥其保护作用[5]。(2)调控α-synuclein蛋白生成和聚集。进一步研究发现可能与减少Parkin蛋白的降解和抑制α-Syn蛋白的二聚体形成有关[20]。麦角甾苷可以改善鱼藤酮诱导的大鼠PD样症状，能够抑制鱼藤酮诱导的α-synuclein蛋白水平增高、caspase-3激活和微管相关蛋白的表达降低[6]。麦角甾苷预处理后能明显改善MPTP诱导的C57BL/6小鼠的行为学表现，增加脑内多巴胺递质的含量，增加多巴胺能神经元的数量，增加黑质纹状体α-synuclein蛋白水平[21]。类叶升麻苷具有神经保护作用，能对抗MPTP诱导的C57BL/6小鼠PD模型中的神经损伤。其机制可能与上调α-synuclein蛋白水平有关[21]。(3)促进多巴胺(DA)生成。含有麦角甾苷的肉苁蓉提取物抑制MPTP诱导的C57BL/6小鼠多巴胺能神经元损害，抑制MPTP诱导的运动功能障碍和DA含量的降低[4]。麦角甾苷预处理后能明显改善MPTP诱导的C57BL/6小鼠的行为学表现，增加脑内多巴胺递质的含量，增加多巴胺能神经元的数量[21]。(4)麦角甾苷在PD中神经保护机制。最近研究显示，麦角甾苷具有抑制6-羟基多巴胺(6-hydroxydopamine，6-OHDA)诱导斑马鱼多巴胺能神经元细胞损伤的功能[7]，其可以调控Nrf2/ARE通路的活性，进而上调HO-1的表达，HO-1的表达上调参与匹诺塞林对6-OHDA损伤的抑制机制，这一研究表明麦角甾苷具有调控Nrf2/ARE通路的神经保护作用。同时本研究显示，腹腔注射麦角甾苷后，能够检测到麦角甾苷在斑马鱼大脑内的分布，表明麦角甾苷具有透过血脑屏障的功能。

综上所述，麦角甾苷在体内外模型中具有抑制PD样病理改变的发生，具有广泛的神经保护作用，其神经保护机制与其调控Nrf2/ARE/HO-1通路、抑制凋亡和抗氧化有关。

2.1.2在AD中的神经保护作用 (1)抑制Aβ诱导的氧化应激损伤和凋亡发生。麦角甾苷在阿尔茨海默病中的神经保护作用也引起了研究者的关注。我们课题组第一次证实了麦角甾苷在AD中具有神经保护作用，麦角甾苷能够抑制Aβ25-35诱导的SH-SY5Y细胞ROS产生增加和凋亡的发生，能够显著减弱Aβ25-35诱导的细胞活力的丢失、细胞内ROS的产生和凋亡的发生以及caspase-3的活化，麦角甾苷同时能够抑制Aβ25-35引起的线粒体膜电位的降低、Bcl-2/Bax比例的减低以及细胞色素C的释放[11]。(2)抑制Aβ产生。研究显示，麦角甾苷在Aβ1-42处理的SH-SY5Y细胞中，麦角甾苷能够减少细胞外Aβ1-40的产生[15]。(3)抑制Aβ聚集。硫磺素T(Thioflavin-T，Th-T)是一种与淀粉样纤维特异性结合而荧光显著增强的染料，因而常被用来定性和定量检测蛋白质和多肽纤维的生长以及常用于淀粉样纤维聚集过程的定性定量检测。是最常用的淀粉样蛋白荧光探针，在发射波长482 nm处，用ThT的方法检测荧光强度，该荧光强度的强弱反应了Aβ的聚集程度，荧光越强，聚集越明显。研究发现，通过Th-T染色方法，麦角甾苷与Aβ1-42共孵育，能够减少荧光强度，表明麦角甾苷能够抑制Aβ1-42的聚集，进一步透射电镜研究发现麦角甾苷能够抑制beta-淀粉样蛋白原纤维(Aβ fibril)的形成，通过圆二色谱(CD spectra)观察显示，麦角甾苷能够抑制beta-淀粉样蛋白片层结构(β-sheet)的形成[13]。麦角甾苷能够促进Aβ1-40的降解以及Aβ1-42的寡聚化(oligomerization)[15]。(4)促进Aβ清除。最近研究显示，麦角甾苷能够促进Aβ1-40的降解[15]，表明其可促进Aβ的清除。(5)改善AD认知功能障碍。最近研究显示，麦角甾苷能够改善Aβ1-42导致的大鼠认知功能障碍、降低脑内Aβ沉积，并改善大鼠脑内胆碱能功能失调[15]。含有麦角甾苷的肉苁蓉水提物能够改善Aβ1-42诱导的AD样认知损害、降低淀粉样蛋白聚集和逆转胆碱能与海马多巴胺能神经元功能失调[14]。在腹腔注射D-gal(60 mg·kg-1·d-1)联合口服AlCl3(5 mg·kg-1·d-1)90 d诱导的老化小鼠模型中，麦角甾苷(30、60、120 mg·kg-1·d-1)每日1次口服连续给药30 d，能够明显改善小鼠认知功能障碍，Morris水迷宫测试显示，其可以降低逃避潜伏期和增加穿过平台的次数。进一步机制研究发现麦角甾苷能够上调神经生长因子和TrkA的表达[16]。在D-gal联合AlCl3诱导的老化小鼠模型中，麦角甾苷(60和120 mg·kg-1·d-1)能够增加海马神经元数量和NO含量，增加NOS活性，同时免疫组化和免疫印迹研究显示，抑制caspase-3的激活[17]。(6)麦角甾苷在AD中的神经保护机制。研究发现麦角甾苷为Nrf2的激活剂，麦角甾苷在体内和体外诱导HO-1表达上调，麦角甾苷通过ERK1/2和PI3K/Akt激活Nrf2，麦角甾苷通过Nrf2介导HO-1的表达上调，麦角甾苷通过ERK1/2和PI3K/Akt诱导HO-1表达上调，麦角甾苷通过HO-1表达上调来抑制Aβ诱导的神经毒性损伤[12]。这些结果进一步印证了通过直接上调HO-1表达可以实现抑制Aβ诱导的氧化损伤。

综上所述，麦角甾苷能够通过抑制Aβ产生、聚集，促进Aβ清除，抑制Aβ诱导的氧化应激损伤和凋亡发生机制对AD具有治疗作用。同时其可以调控Nrf2/ARE通路，进而上调HO-1参与对AD的治疗作用。

2.2 在其他神经系统疾病中的保护作用在癫痫中的神经保护作用，麦角甾苷能够抑制戊四唑(pentylenetetrazole)诱导的下鼠癫痫发作，而苯二氮卓拮抗剂氟马西尼(flumazenil)阻断麦角甾苷的抗惊厥作用，表明其通过调控γ-氨基丁酸通路抑制癫痫发作。最近研究显示，麦角甾苷能在对抗兴奋毒性损伤中的神经保护作用，可通过抗凋亡、抗氧化、调控钙信号等途径抑制谷氨酸诱导的兴奋毒性损伤。

3 麦角甾苷的药代动力

药代动力学研究显示，麦角甾苷(10 mg·kg-1)静脉注射大鼠15 min后，在脑组织(包括脑干、小脑、皮质、海马和纹状体)中分布均匀，约为血浆(4.5±0.5 mg·L-1)中浓度的0.45%-0.68%。在给予麦角甾苷(3 mg·kg-1静脉注射；100 mg·kg-1口服)后，口服生物利用度(AUCp.o./剂量p.o.)/(AUCi.v./剂量i.v.)仅为0.12%[22]。Li等[23]LC-MS/MS分析显示，麦角甾苷(10 mg·kg-1)口服在大鼠体内吸收迅速，血浆内达到最大血药浓度的时间为(13.3±2.8)min，麦角甾苷的消除常数为0.47±0.03/1 h。麦角甾苷大鼠的血浆峰值浓度(Cmax)为135.5±26.1 μg·L-1。来源于狗的研究显示[24]，麦角甾苷单次剂量口服后能被迅速吸收和消除，Tmax在30-45 min之间，终末半衰期约为90 min，口服10、20和40 mg·kg-1剂量的时间-浓度曲线下面积(AUC)分别为(47.28±8.74)、(87.86±13.33)和(183.14±28.69)mg·min·L-1，说明麦角甾苷的暴露量存在剂量依赖性，麦角甾苷的绝对生物利用度约为4%。最近研究显示，麦角甾苷在不同给药途径的药代动力学存在差异(Tab 2)，口服、肌肉注射和腹腔注射大鼠的生物利用度分别不超过0.2%、25%和10%[25]。

Tab 2 The main pharmacokinetic parameters of acteoside after different administration routes

4 应用前景

关于麦角甾苷的人体临床实验资料较少，有少量研究关于麦角甾苷的随机对照实验。一项地黄总皂苷(general acteoside of Rehmanniae leave，GARL)对慢性肾小球肾炎治疗的随机对照临床实验表明，GARL(400 mg, bid)经8周口服后可以显著降低24 h蛋白尿水平，而副作用较对照组低[26]。进一步随机对照临床实验显示，GARL(400 mg, bid)联合厄贝沙坦(irbesartan)(150 mg, qd)治疗慢性肾小球肾炎8周后，24 h尿蛋白量较基线水平下降36.42%，而对照组下降为27.97%，具有统计学差异[27]。以上研究表明，麦角甾苷对慢性肾小球肾炎能够具有治疗作用，可明显改善尿蛋白水平。麦角甾苷对神经系统疾病的治疗临床实验较少，一项Ⅱ期、随机、安慰剂对照临床实验表明，麦角甾苷作为主要成分(色谱分析发现)的多叶芦荟粉末(powdered leaves of A.polystachya，PLAP)能够改善成人焦虑，PLAP(300 mg, bid)口服给药8周后能够明显降低汉密尔顿焦虑评分。

有几项人体干预研究涉及使用膳食马鞭草和柠檬马鞭草提取物(lemon verbena extracts，LVEs)，其中含有大量的苯丙素(phenylpropanoids)，其中主要成分是麦角甾苷。对LVE与ω-3脂肪酸在联合应用对关节功效进行了随机、双盲、安慰剂对照研究[28]，LVE可以减轻疼痛和僵硬的症状，并显著改善关节不适患者的身体功能。LVE显示出很强的抗氧化性能，可通过调节GSH还原酶活性，显著保护血液成分免受体育锻炼相关氧化应激的影响，这在之前的一项双盲人体研究中已得到观察[29]。LVE已被证明可以保护中性粒细胞免受慢性运动引起的氧化损伤，它能够降低髓过氧化物酶活性和肌肉损伤，而不会影响免疫或抗氧化对运动的适应[30]。此外，研究表明，含有麦角甾苷的提取物能够提高女性游泳运动员循环血细胞中谷胱甘肽依赖性酶和超氧化物歧化酶，同时降低血浆性激素水平。这些数据是从最初的人体研究中获得的，为麦角甾苷的全身效应提供了一些初步证据。然而，这些作用的机制仍有待阐明，需要进一步的临床研究。

5 结语

目前研究显示麦角甾苷具有神经保护作用，但其本身在植物中含量较低、稳定性差，另外，虽然可以通过生物合成途径合成产生，但其具体合成步骤和机制仍有待于深入研究。另外一个缺陷是麦角甾苷口服生物利用度较低，使其成药特性受到一定限制。目前关于人体麦角甾苷的生物利用度和药代动力学资料尚缺乏，值得深入探讨。目前针对治疗神经退行性疾病的临床试验数据尚缺乏。鉴于麦角甾苷具有广泛神经保护作用，其具有很好的抗AD和PD药理学作用，神经保护作用及其机制总结见Fig 2。使麦角甾苷在进一步的临床应用中具有更多的期待，值得深入探索。