何小藝 ,于海兵 ,閆妍 ,何玉清 ,丁元林 ,孔丹莉 *
阿爾茨海默?。ˋlzheimer's disease,AD)是老年期癡呆最常見的類型,是一種以記憶障礙、認(rèn)知功能障礙等神經(jīng)精神癥狀為主的中樞神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病,現(xiàn)有的研究對于AD的發(fā)病機(jī)制、病因還未明了。AD是一種在大腦中以β淀粉樣蛋白(β-amyloid,Aβ)積累、老年斑、神經(jīng)纖維纏結(jié)以及神經(jīng)變性,并伴有突觸丟失為主要病理特征的神經(jīng)退行性疾?。?],而且患者的記憶能力、認(rèn)知功能與神經(jīng)突觸數(shù)目的丟失以及突觸功能的喪失有很大的關(guān)聯(lián)性[2]。在目前的研究中,有多種AD發(fā)病機(jī)制的假說被研究者提出來。Aβ與炎癥之間相互作用而引成神經(jīng)系統(tǒng)的一些毒性反應(yīng)被認(rèn)為是AD發(fā)病過程中最重要的病理機(jī)制,該學(xué)說認(rèn)為引起AD形成和發(fā)展的關(guān)鍵因素為Aβ沉積[3-4]。
白藜蘆醇(resveratrol)是一種天然的多酚類物質(zhì),具有抑制血小板聚集,可以防治心腦血管疾病的作用。一些研究證明,白藜蘆醇具有抗氧化、抗癌癥、免疫調(diào)節(jié)等廣泛的生物學(xué)活性[5-7],具有神經(jīng)保護(hù)作用,可明顯延緩神經(jīng)軸突變性[8],可抑制海馬神經(jīng)元凋亡,改善AD動物模型的記憶障礙、認(rèn)知功能障礙[9]。有研究表明由于白藜蘆醇在進(jìn)入血液與葡萄糖苷形成結(jié)合物后,容易進(jìn)入到血-腦脊液屏障中,故白藜蘆醇在預(yù)防AD以及帕金森病等神經(jīng)退行性病變疾病中有重要作用[10]。
沉默信息調(diào)節(jié)因子1(silent mating type information regulation 2 homolog 1,SIRT1)是一種NAD+依賴性去乙酰化酶,可調(diào)節(jié)細(xì)胞氧化應(yīng)激、炎性反應(yīng)及細(xì)胞自噬,在維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)中具有重要作用,并與細(xì)胞增殖、分化、衰老、凋亡和代謝密切相關(guān)。白藜蘆醇在新陳代謝、癌癥、延緩衰老等中發(fā)揮著極其重要的作用,是SIRT1唯一的激活劑。SIRT1對突觸可塑性和正常的認(rèn)知功能至關(guān)重要。本文綜述白藜蘆醇誘導(dǎo)SIRT1改善AD記憶能力的研究進(jìn)展,以期為白藜蘆醇的進(jìn)一步開發(fā)研究和其在神經(jīng)保護(hù)方面的深入研究提供參考作用。
多項研究表明白藜蘆醇可以提升AD認(rèn)知功能,但是機(jī)制不明,結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn),有以下機(jī)制可能改善記憶能力,分別為:SIRT1的誘導(dǎo)、環(huán)磷腺苷效應(yīng)元件結(jié)合蛋白(CREB)磷酸化、抑制海馬炎性因子腫瘤壞死因子α(TNF-α)和白介素(IL)-1β的產(chǎn)生、降低海馬P-tau蛋白、抑制海馬β淀粉樣前體蛋白(β-APP)表達(dá)、抑制磷酸二酯酶4(PDE 4)和刺激環(huán)磷酸腺苷(cAMP)及抑制神經(jīng)元型一氧化氮合酶(nNOS)活力等,然而這些機(jī)制均未得到驗證。
JULIEN等[11]研究表明SIRT1可以調(diào)節(jié)AD的衰老和代謝過程,SIRT1的丟失與Aβ沉積和疾病進(jìn)展密切相關(guān)。WANG等[12]研究表明,在AD中,激活SIRT1很可能是防止Aβ沉積以及神經(jīng)變性的一個很有前景的方法。FENG等[13]研究表明,白藜蘆醇上調(diào)SIRT1的表達(dá),可以抑制腦內(nèi)Aβ沉積,從而保護(hù)AD中神經(jīng)元免受Aβ的毒性損傷;而且白藜蘆醇可增強(qiáng)細(xì)胞活力,降低細(xì)胞內(nèi)Ca2+水平和減少Aβ25~35誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡;Aβ在AD的發(fā)生、發(fā)展中越來越引起人們的重視,是近年來的研究熱點(diǎn)。可知,SIRT1可能是治療AD的一個潛在的重要目標(biāo)。大鼠Aβ1~42海馬區(qū)的空間學(xué)習(xí)、記憶和突觸可塑性受損,與SIRT1的下調(diào)和分子磷酸化有關(guān),而且SIRT1被證實通過CREB調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)和記憶能力的作用[5]。SIRT1通過mir-134介導(dǎo)轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)CREB來調(diào)節(jié)記憶能力[14-15]。誘導(dǎo)SIRT1被認(rèn)為是白藜蘆醇保護(hù)作用的基礎(chǔ)。在ICV-STZ處理過的小鼠中,白藜蘆醇激活SIRT1可以減弱腦中高度磷酸化的Tau蛋白以及記憶能力損傷[16]。故SIRT1可能是白藜蘆醇治療AD的一個重要靶點(diǎn),為AD治療提供重要依據(jù)。
然而,相關(guān)研究所得的結(jié)論僅限于動物模型。探索白藜蘆醇對老年化的神經(jīng)退行性疾病影響的人體試驗仍然有限[17]。AD不僅對社會經(jīng)濟(jì)各方面造成嚴(yán)重的影響,還對患者家庭經(jīng)濟(jì)以及個人的生存質(zhì)量造成嚴(yán)重的影響,所以研究此病發(fā)病機(jī)制及其防治措施非常重要。
目前SIRT1的誘導(dǎo)可能是今后治療AD的研究方向。PASINETTI等[18]研究采用SIRT1激活劑白藜蘆醇治療輕中度AD患者(n=119)52周,口服,2次/d,可降低腦脊液(CSF)Aβ40水平;表明:白藜蘆醇降低CSF基質(zhì)金屬蛋白酶9(MMP-9),調(diào)節(jié)神經(jīng)炎癥,并誘導(dǎo)適應(yīng)性免疫;SIRT1激活可能是用于治療或預(yù)防神經(jīng)變性疾病的可行靶標(biāo);盡管白藜蘆醇治療并不影響CSF,但白藜蘆醇顯著降低了AD患者CSF Aβ42和Aβ40水平,并減弱了認(rèn)知功能的下降。值得注意的是,VINGTDEUX等[19]研究表明,白藜蘆醇可能促進(jìn)胞內(nèi)Aβ間隙,部分通過激活自噬和磷酸腺苷依賴的蛋白激酶(AMPK)信號通路;LEE等[20]研究的終極目標(biāo)是為防治AD甚至在臨床癥狀出現(xiàn)之前提供新策略,該研究發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇將對AD的預(yù)防產(chǎn)生重大影響,也可通過抑制神經(jīng)病理Aβ生成和異常Aβ寡聚化,并通過調(diào)節(jié)τ神經(jīng)病理、τ磷酸化的抑制和τ聚合;該研究提供了基礎(chǔ)調(diào)查轉(zhuǎn)化臨床研究探索發(fā)展中選擇多酚預(yù)防AD的可行性;該臨床研究正在進(jìn)行中,探索白藜蘆醇治療癡呆患者的好處,特別是輕度認(rèn)知障礙(MCI)最終發(fā)展到AD,提出了白藜蘆醇具有治療潛力神經(jīng)退行性疾病。
白藜蘆醇具有抗炎、抗氧化、保護(hù)細(xì)胞的作用[21],也是SIRT1去乙?;缸顝?qiáng)的激活劑??茖W(xué)研究證實,SIRT1在白藜蘆醇的健康保護(hù)效應(yīng)中起關(guān)鍵作用[5,22],激活其是白藜蘆醇的主要藥理學(xué)目標(biāo)[23-24],但是眾多研究發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇并不直接激活SIRT1,SAJISH等[22]研究發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇的直接生物學(xué)目標(biāo)是TyrRS,白藜蘆醇與TyrRS上位點(diǎn)直接結(jié)合,進(jìn)而激活以NAD+為依賴性的PARP1,最后再引起SIRT1激活。有研究表明白藜蘆醇具有激活自噬的特性,可通過調(diào)控自噬發(fā)揮健康保護(hù)效應(yīng)[25]。自噬是除去由AD所引起的Aβ和聚合的蛋白質(zhì)的一種重要途徑。白藜蘆醇通過引發(fā)自噬來減弱各種細(xì)胞的健康條件下的代謝壓力和促進(jìn)細(xì)胞生長,相關(guān)研究證明在自噬抑制劑或小干擾RNA(siRNAs)作用下,白藜蘆醇保護(hù)作用消失,表明自噬是白藜蘆醇細(xì)胞保護(hù)所必須存在的因素[26-28]。所以,越來越多研究者關(guān)注自噬作為一個潛在的治療目標(biāo)。SIRT1通過調(diào)節(jié)一些相關(guān)自噬蛋白質(zhì)(Atg5或Atg7)表達(dá),扮演著一個積極的自噬調(diào)節(jié)器,因此,經(jīng)過Aβ25~35處理的PC12細(xì)胞中,白藜蘆醇可能通過刺激SIRT1誘導(dǎo)Atg5或Atg7表達(dá),引起自噬[29]。白藜蘆醇誘導(dǎo)細(xì)胞,引起自噬,進(jìn)而改善Aβ25~35引起的神經(jīng)毒性,其中,SIRT1發(fā)揮著重要作用[30]。白藜蘆醇通過TyrRS-PARP1-SIRT1通路引起自噬進(jìn)而減弱Aβ25~35引起的神經(jīng)毒性,也很有可能通過這個通路誘導(dǎo)自噬信號通路來保護(hù)神經(jīng)系統(tǒng)以及改善認(rèn)知功能。
AMPK,一個新興的關(guān)鍵調(diào)節(jié)器,可以調(diào)節(jié)全身新陳代謝,也可以激活SIRT1。既往研究者認(rèn)為通過激活SIRT1白藜蘆醇實現(xiàn)其生物學(xué)作用,然而,一些研究者卻發(fā)現(xiàn)AMPK作為白藜蘆醇的下游效應(yīng),在白藜蘆醇的生物學(xué)作用中也起著重要的作用[31-32],也有一些研究者表明在大腦中,白藜蘆醇調(diào)解生物學(xué)反應(yīng)是通過激活A(yù)MPK來實現(xiàn)的[33]。SONG等[34]發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇的生物學(xué)作用中,AMPK-SIRT1通路發(fā)揮重要神經(jīng)保護(hù)作用。故白藜蘆醇很有可能通過AMPK-SIRT1通路來改善認(rèn)知功能障礙。
以記憶能力損傷為特征的AD的治療還處于探索階段,臨床中所運(yùn)用的治療藥物只是改善AD的記憶能力損傷,但對病程無任何影響,給臨床上的防治帶來很多困難。隨著人類生活水平不斷提升,醫(yī)療水平也快速發(fā)展,人口老齡化越來越嚴(yán)重,癡呆癥的患病率呈逐年上升的趨勢[35]。因此,研究防治AD措施刻不容緩。
故本文綜述白藜蘆醇誘導(dǎo)SIRT1改善AD認(rèn)知功能障礙可能的作用機(jī)制,以期進(jìn)一步推進(jìn)白藜蘆醇的開發(fā)研究及白藜蘆醇在記憶能力保護(hù)方面的深入研究提供參考依據(jù),白藜蘆醇可能通過TyrRS-PARP1-SIRT1信號通路進(jìn)而誘導(dǎo)自噬信號通路減弱Aβ25~35引起神經(jīng)毒性,若自噬被抑制,白藜蘆醇一些保護(hù)作用失效[26-28],也有可能通過另一個信號通路AMPK-SIRT1發(fā)揮白藜蘆醇神經(jīng)保護(hù)作用,故激活SIRT1很有可能是白藜蘆醇改善記憶能力損失的一個機(jī)制。
AD的發(fā)病機(jī)制異常復(fù)雜,當(dāng)前尚無明確的發(fā)病機(jī)制,現(xiàn)階段也無有效方法可以防治。由于白藜蘆醇有生物活性,具有神經(jīng)保護(hù)作用,有希望治療AD、帕金森病等疾病。隨著社會科學(xué)的發(fā)展,白藜蘆醇已廣泛被應(yīng)用作為一種膳食補(bǔ)充劑,對一般健康和認(rèn)知功能是有益的。白藜蘆醇還可以改善AD導(dǎo)致的認(rèn)知功能障礙和記憶能力損傷,但白藜蘆醇提升記憶能力的作用機(jī)制也是不明的。一些研究者根據(jù)研究結(jié)果,提出一些假設(shè)作用機(jī)制。根據(jù)一些研究可以得出SIRT1具有改善記憶能力的功能,而SIRT1是白藜蘆醇通過TyrRSPARP1信號通路來激活的,進(jìn)而進(jìn)行自噬,從而保護(hù)細(xì)胞、神經(jīng),也有可能是通過AMPK-SIRT1信號通路來激活,所以激活SIRT1很有可能是白藜蘆醇改善認(rèn)知功能的一個重要機(jī)制。同樣,白藜蘆醇通過激活SIRT1改善記憶能力的機(jī)制多次被國內(nèi)外研究者提出,但此作用機(jī)制尚未得到確定,還需要深入科學(xué)研究。因此,進(jìn)一步研究在體內(nèi)誘導(dǎo)SIRT1對AD患者記憶能力的影響十分必要。同樣地,也應(yīng)充分關(guān)注和研究自噬對白藜蘆醇潛在神經(jīng)退行性保護(hù)作用的影響。然而一些研究者發(fā)現(xiàn)AMPAR在突觸活動和突觸可塑性有著至關(guān)重要的作用,提高AMPAR表達(dá)和突觸傳遞在調(diào)解白藜蘆醇生物學(xué)作用的發(fā)揮起重要作用,有利于提高大腦功能,包括學(xué)習(xí)、記憶和認(rèn)知[36]。因此,也需要對AMPAR進(jìn)行關(guān)注,關(guān)注其對AD等神經(jīng)退行疾病的保護(hù)作用。由于在人體中的研究較少,因此,增加AD的臨床研究更有助于防治措施的研究。綜上所述,應(yīng)該對SIRT1對AD患者記憶能力影響的作用機(jī)制進(jìn)行深入的研究和探討,以期對AD及其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病的臨床治療起到理論指導(dǎo)作用。
本文文獻(xiàn)檢索策略:
以白藜蘆醇、阿爾茨海默病、記憶、SIRT1、Resveratrol、Alzheimer's disease為中、英文關(guān)鍵詞檢索中國知網(wǎng)、PubMed,納入在白藜蘆醇、阿爾茨海默病、記憶、SIRT1 4個關(guān)鍵詞中,對其中兩個或以上的關(guān)鍵詞進(jìn)行相關(guān)研究分析的中英文文獻(xiàn)。
作者貢獻(xiàn):何小藝負(fù)責(zé)文章的構(gòu)思與設(shè)計,文章的可行性分析,文獻(xiàn)資料收集、整理,撰寫論文;于海兵、閆妍負(fù)責(zé)文章的質(zhì)量控制及審校,對文章整體負(fù)責(zé),監(jiān)督管理;何玉清、丁元林、孔丹莉進(jìn)行論文修訂。
本文無利益沖突。