摘要:帕金森病(PD)是以中老年人群神经系统退行性病变为主的一种发病率极高的疾病。蛹虫草是东南亚传统的食药两用真菌,本文系统总结了蛹虫草在PD中神经保护作用的最新进展,重点归纳了其在多巴胺调节、抗细胞凋亡、抗氧化、抗炎、抗内质网应激和调节线粒体功能障碍方面的分子机制。强调了蛹虫草对PD治疗作用,以期为深入研究安全有效的天然PD替代药物提供参考。
关键词:帕金森;蛹虫草;神经保护作用;
帕金森病(Parkinson’s Disease,PD)是一种神经系统退行性改变的疾病,以运动迟缓、肌强直、静止性震颤、步态不稳为主要临床症状,同时会出现睡眠障碍、焦虑、认知功能障碍等非运动障碍[1]。
中草药在改善PD患者的运动症状、延缓疾病进展、减少药物不良反应等方面具有一定的优势。其中蛹虫草(Cordyceps militaris)能通过抗氧化或抗炎多种途径发挥神经保护作用。此外,蛹虫草能防止神经细胞变性,抑制小胶质细胞活化,减少炎性因子的产生,通过调控凋亡因子的表达起到神经保护作用[2]。
本文梳理了蛹虫草治疗可能干预PD的作用机制,以期为深入研究安全有效的天然PD替代药物提供参考。
蛹虫草干预帕金森的作用机制
1、蛹虫草对多巴胺产生的调节
中脑黑质中多巴胺能神经元的变性死亡,导致典型的PD运动症状,纹状体多巴胺(Dopamine,DA)含量的恢复是PD治疗的首要目标。研究发现,虫草素可显著抑制1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶(MPTP)诱导的多巴胺能神经元功能和神经化学缺陷,促进鱼藤酮诱导的PD雄性Wistar大鼠模型中纹状体多巴胺含量增加[3]。
2、蛹虫草抗细胞凋亡
靶向抑制细胞凋亡被认为是预防多巴胺能神经元死亡的一种策略。有研究表明虫草素处理可显著降低6-羟多巴胺(6-hydroxydopamine,6-OHDA)诱导的细胞毒性,在抑制大鼠肾上腺髓质嗜铬瘤细胞(PC12细胞)凋亡的同时,线粒体膜电位及胱天蛋白酶3(Caspase-3,Casp-3)活性均有降低。JIANG等[3]发现,虫草素阻止了PC12细胞中6-OHDA诱导的基因异常表达,例如Bax(Bcl-2-Associated X Protein,Bcl-2相关X蛋白)、Casp-9,并导致Casp-8和Fas(TNF superfamily receptor 6,TNF超家族受体6)表达量降低。此外,在MPTP诱导的PD小鼠模型中,虫草素缓解了大多数MPTP诱导的运动功能障碍[6]。降低疾病小鼠黑质中凋亡标志物Bax和Casp-3蛋白表达,B细胞淋巴-2(B cell leukemia-2,Bcl-2)蛋白表达和Bcl-2/Bax比值均升高,而Bcl-2和Bax的比值被认为是细胞凋亡程序抑制的关键决定因素。
3、蛹虫草抗氧化应激
氧化应激会导致大分子成分(即DNA、蛋白质和脂质)受损,导致细胞功能障碍,最终促进多巴胺能神经元死亡。鉴于氧化应激在PD中的重要作用,抗氧化剂补充剂可能是阻止PD进展的合理治疗方法。CHENG等[6]研究表明,虫草素通过TLR(Toll-Like Receptors,Toll样受体)/NF-κB(Nuclear FactorκB,核因子κB)信号通路抑制小鼠小胶质细胞(BV2细胞)中1-甲基-4-苯基-吡啶离子(MPP+)诱导的氧化应激。虫草素显著提高了细胞活力并减少了MPP+诱导的活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS)和髓过氧化物酶(Myeloperoxidase,MPO)产生,并增强了超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase,SOD)表达水平,逆转大鼠中脑组织氧化应激反应。OLATUNJI等[7]发现虫草素处理可抑制6-OHDA对PC12细胞诱导的氧化应激,表现为ROS和脂质过氧化物丙二醛(Malondialdehyde,MDA)生成的减少,以及抗氧化酶谷胱甘肽(Glutathione,GSH)和SOD的细胞内水平增加。
4、蛹虫草抗神经炎症
神经炎症是保护大脑的基本反应,但慢性神经炎症会引发神经元损伤,其中,小胶质细胞过度活化会释放多种促炎因子,如白介素-1β(Interleukins-1β,IL-1β)、IL-6、肿瘤坏死因子-α(Tumor Necrosis Factor α,TNF-α),进而损伤多巴胺能神经元。在鱼藤酮处理的PC12细胞中发生NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3(NOD-Like Receptor Thermal Protein Domain Associated Protein 3,NLRP3)炎性小体活化,NLRP3和Casp-1表达量上调以及IL-1β和IL-18的释放。虫草素处理可显著抑制PC12细胞中NLRP3炎性体的激活和随后的炎症反应[8]。虫草素能够抑制MPTP诱导PD小鼠小胶质细胞和星形胶质细胞的活化,用虫草素预处理后离子钙结合衔接分子1(Ionized calcium binding adaptor molecule 1,Iba-1)和胶质纤维酸性蛋白(Glial Fibrillary Acidic Protein,GFAP)阳性细胞数量均显著减少。同时,显著抑制NF-κB的激活,降低TNF-α、IL-1βm RNA转录及诱导型一氧化氮合酶(inducible Nitric Oxide Sythase,i NOS)蛋白表达[9]。
5、蛹虫草对内质网应激和线粒体障碍的影响
PD的典型病理表现是神经元的退化和丧失,特别是在黑质的致密部分,以及在残余神经元中形成路易体[10]。当大量错误折叠的α-突触核蛋白(α-synuclein,α-syn)积累时,会诱导内质网应激(Endoplasmic Reticulum Stress,ERS),磷酸肌醇亚型1一般受体(General Receptor of Phosphoinositides Isoform1,GRP1)与肌醇需要激酶1α(Inositol-Requiring Enzyme1α,IRE1α)解离,自磷酸化或二聚化激活IRE1α激活下游一系列酶,包括c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal Kinase,JNK)和Casp-12等,最终导致神经元凋亡[11]。C/EBP同源蛋白10(C/EBP homologous protein 10,CHOP)是内质网应激凋亡的标志性基因,已在动物模型中的各种神经变性疾病(如缺血和阿尔茨海默病)中发现CHOP的表达升高[12]。小鼠海马神经元细胞(HT22细胞)外谷氨酸水平的增加可诱导ERS途径相关蛋白的表达水平,如CHOP、Casp-12,而虫草素预处理阻止这些ERS分子伴侣上调[13]。虫草素治疗可明显减弱MPTP引起的内质网应激蛋白GRP78、CHOP和Casp-12的表达,并呈剂量依赖性[9]。
在PD患者中线粒体功能障碍主要表现为线粒体呼吸链复合体I(respiratory chain complex I,CX I)活性抑制、线粒体呼吸链损伤和能量衰竭等。在鱼藤酮处理后,线粒体膜电位(Mitochondrion Membrane Potential,MMP)水平及腺苷三磷酸(Adenosine Triphosphate,ATP)生成减少,CX I活性降低,而ROS释放增加,虫草素可以抑制PC12细胞过度的膜分裂,促进线粒体融合,线粒体融合蛋白Opa-1(Optic atrophy 1)、线粒体分裂蛋白Fis-1(Fission protein 1)和线粒体动力蛋白Drp-1(Dynamin-related protein 1)表达降低[8]。此外,OLATUNJI等[7]发现虫草素处理明显逆转6-OHDA诱导PC12细胞线粒体膜电位下降。
结 论
综上所述,蛹虫草主要通过改善因病变引起的多巴胺能神经元损伤,如细胞凋亡、氧化应激损伤、神经炎性反应、内质网应激损伤和线粒体功能障碍等,增强对多巴胺能神经元的保护功能,使PD治疗更有效。蛹虫草在治疗PD的作用机理上取得了一定的突破,但目前仍有许多问题尚未阐明,如蛹虫草在调节脑内病变区多巴胺合成及代谢机制尚未厘清,蛹虫草是否调控脑内α-syn聚集症状的影响研究尚缺乏,蛹虫草在调节PD认知功能障碍方面有待深入研究。
中国民族卫生协会抗衰老专委会立足民族卫生健康领域,扎根抗衰老暨食品医药大健康等行业产业,接受中国民族卫生协会的领导,重点就抗衰老暨食品医药大健康行业开展信息交流、业务培训、科普宣传、书刊编辑、专业展览、国际合作与交流等。按照协会的部署,专委会将抓好抗衰老暨食品医药大健康行业自律与发展,为建设健康中国做好服务。
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(转自:抗衰老产业联盟)
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