作者：邵波，陈慧慧，杨鹏翔，温岭市第一人民医院神经外科

神经损伤是导致神经功能障碍的主要原因之一，虽然近年来药物研发和神经科学方面取得了明显进展，但是获批药物侧重于缓解症状，因此当前绝大多数的神经功能障碍疾病仍无法治愈。许多研究表明来源于迷迭香的鼠尾草酸及相关化合物具有抗氧化、抑制炎症反应、神经保护和抗肿瘤等作用，对炎性疾病、头痛和胃肠道疾病等均有潜在的治疗作用，尤其抗氧化活性在许多神经退行性疾病中表现出神经保护作用。

目前关于鼠尾草酸的神经保护作用机制尚未完全阐明，本文对鼠尾草酸的神经保护作用机制研究进展作一综述，以帮助临床医生更好了解鼠尾草酸作为药物治疗神经损伤相关疾病的有效性。

1. 诱导自噬

自噬是在溶酶体内发生的长寿细胞蛋白、脂类以及退化细胞器的自我降解平衡过程，在维持细胞质物质合成、退变以及更新过程中起关键作用。自噬可防止蛋白质聚集以及由此导致的线粒体和细胞器破坏，自噬缺失或功能障碍将导致神经元萎缩和神经元死亡。目前已知自噬功能障碍与阿尔茨海默病（Alzheimer's disease,AD）、帕金森病（Parkinson's disease,PD）、亨廷顿病、肌萎缩性侧索硬化症和溶酶体贮积症等神经退行性疾病有关。

β-淀粉样蛋白（amyloid β-protein,Aβ）积聚是AD的特异性表现，并且是AD相关诊疗的关键靶点。Meng等通过人神经母细胞瘤SH-SY5Y细胞的研究表明，鼠尾草酸可通过诱导自噬减少Aβ诱导的细胞凋亡和毒性蛋白质的积聚。

Liu等研究发现SH-SY5Y细胞予鼠尾草酸预处理可减轻Aβ25～35诱导的细胞活力丧失，抑制Aβ1～42累积和Tau蛋白过度磷酸化，减少活性氧（reactive oxygen species,ROS）生成，并维持线粒体膜电位，研究同时发现鼠尾草酸可通过腺苷酸活化蛋白激酶（adenosine monophosphate-actived protein kinase,AMPK）途径诱导自噬，使微管相关蛋白轻链3（microtubule-associated protein light chain 3,LC3）-Ⅱ/Ⅰ比值升高，使用si-AMPKα阻断AMPK可成功抑制LC3-Ⅱ/Ⅰ上调，自噬抑制剂3-甲基腺嘌呤可减弱鼠尾草酸的神经保护作用，上述机制均提示自噬参与鼠尾草酸的神经保护作用。

体外研究表明SH-SY5Y细胞在血清饥饿前予鼠尾草酸预处理，可明显提高细胞抵抗营养耗竭的能力。鼠尾草酸通过蛋白激酶B（protein kinase B,Akt）和胞外信号调节激酶1/2（extracellular signal-regulated kinase 1/2,ERK1/2）的磷酸化以及中度激活自噬产生细胞保护作用，而Akt和ERK1/2磷酸化的抑制剂LY294002和U-0126可消除鼠尾草酸的细胞保护作用。

鼠尾草酸诱导自噬的另一机制是Parkin途径。Parkin蛋白是一种E3泛素连接酶，可催化泛素与异常蛋白的连接，便于泛素蛋白酶体系统的降解。Parkin介导的线粒体自噬与包括AD和PD在内的神经退行性疾病发病机制有关。鼠尾草酸可通过激活Parkin通路，提高Parkin蛋白水平、泛素蛋白酶体系统和α-突触核蛋白降解，避免细胞死亡。

Parkin与重组人自噬效应蛋白（Beclin 1）的相互作用可促进自噬体的成熟，Lin等用抗Parkin抗体进行免疫沉淀，发现6-羟基多巴胺（6-hydroxydopamine,6-OHDA）降低了Parkin和Beclin 1的相互作用，但在用鼠尾草酸预处理的细胞中这种作用被逆转，因此证明鼠尾草酸可促进Parkin/Beclin 1的相互作用从而诱导自噬，而自噬体-溶酶体的融合阻断剂渥曼青霉素和巴弗洛青霉素可减轻诱导水平。

此外，鼠尾草酸可减轻磷酸酶和张力蛋白同源物诱导激酶1/Parkin/线粒体自噬通路相关的线粒体损伤，对6-OHDA诱导的线粒体依赖性凋亡途径起保护作用。Lin等对SH-SY5Y细胞分别使用红色荧光标记Parkin，使用绿色荧光标记线粒体，发现6-OHDA可减少红色荧光和绿色荧光强度，表明6-OH-DA减少Parkin蛋白表达，损伤线粒体；鼠尾草酸预处理可增强红色荧光和绿色荧光共定位，表明鼠尾草酸提高Parkin蛋白水平，增强Parkin蛋白修复损伤线粒体的作用。

鼠尾草酸通过激活Parkin/NF-κB激酶γ/p65信号通路上调视神经萎缩蛋白1水平，抑制Parkin蛋白作用底物，诱导增殖物激活受体γ共激活因子-1α产生神经保护作用。这些作用可以防止多巴胺能神经元退变，证明鼠尾草酸对PD有潜在的治疗作用。

2. 缓解氧化应激反应

氧化应激反应和相关线粒体功能障碍是神经退行性疾病的主要形成因素。许多研究表明鼠尾草酸具有抗炎和抗氧化特性。Hou等证实鼠尾草酸通过清除或减少ROS和一氧化氮以及抑制环氧化酶-2和丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase,MAPK）通路，对缺血/缺氧损伤的神经元细胞具有神经保护作用。除了SH-SY5Y细胞，鼠尾草酸对毒死蜱诱导的小鼠脑和眼组织中的炎症、氧化应激和神经毒性也具有细胞保护作用。鼠尾草酸可采用多种机制缓解氧化应激反应，其中研究最广泛的是核因子红系2相关因子2（nuclear factor erythroid 2-related factor 2,Nrf2）-抗氧化反应原件（antioxidant response element,ARE）的诱导和磷酸肌醇-3-激酶（phosphoinositide-3-kinase,PI3K）/Akt信号通路的激活。

2.1 诱导Nrf2-ARE反应

Nrf2是许多细胞保护基因的主要调节因子，承担抗氧化的作用。作为内源性防御系统的重要介质，Nrf2与防御基因的ARE可以增强子区域的作用，调控醌氧化还原酶1和血红素加氧酶-1促进抗氧化应激能力，并上调线粒体的呼吸作用，氧化磷酸化和ATP的合成，维持线粒体的平衡。

在正常细胞条件下，Nrf2通过调节Kelch样ECH相关蛋白1（Kelch-like ECH-associated protein 1,Keap1）螯合在细胞质中；在诸如损伤、毒性反应或氧化应激条件下，Nrf2和Keap1解离并移位到细胞核中，通过与ARE结合诱导细胞保护基因的转录。鼠尾草酸激活神经保护性Keap1/Nrf2转录通路，Nrf2从Keap1/Nrf2复合体中释放出来，使鼠尾草酸从亲电子前体转化为亲电子形态，促进抗氧化酶转录释放，保护神经元免受氧化应激反应和兴奋毒性。

Satoh等发现鼠尾草酸通过结合到特异性Keap1半胱氨酸残基可激活Keap1/Nrf2转录通路，并移位到脑组织中，降低谷胱甘肽（glutathione,GSH）水平，提高脑组织抵抗大脑中动脉缺血/再灌注导致的脑损伤的能力。这一转化突出了鼠尾草酸作为治疗神经退行性疾病候选神经保护剂的意义。在创伤性脑损伤诱导的氧化损伤和线粒体功能障碍中，鼠尾草酸同样可通过激活Nrf2-ARE反应产生类似的神经保护作用。

2.2 激活PI3K/Akt信号通路

PI3K/Akt信号通路与细胞生长、代谢、增殖以及生存等功能紧密相关，可产生包括NF-κB在内的多种功能蛋白。鼠尾草酸可介导PI3K/Akt/NF-κB通路，上调GSH S-转移酶P（GSH S-transferase P,GSTP），促进PI3K/Akt磷酸化和p65核移位，减轻Caspase-3活性，同时减轻6-OHDA诱导的SH-SY5Y细胞和大鼠纹状体细胞凋亡和细胞死亡。

de Oliveira等发现鼠尾草酸激活PI3K/Akt/Nrf2信号通路和Nrf2转录活性，产生抗氧化酶可明显减轻SH-SY5Y细胞由丙酮醛代谢引起的氧化和亚硝化损伤，通过增加Bcl-2和降低Bax，阻止线粒体细胞色素C释放和线粒体膜电位的丧失，来防止由丙酮醛代谢引起的细胞死亡。

de Souza等发现用鼠尾草酸预处理可防止丙酮醛诱导的SH-SY5Y细胞线粒体膜的脂质过氧化和蛋白质羰基化及硝化，防止丙酮醛引起的复合体Ⅰ和Ⅴ功能障碍、ATP水平下降和线粒体膜电位丧失，减少线粒体中自由基阴离子超氧化物的生成，研究同时发现鼠尾草酸可通过增加γ-谷氨酰半胱氨酸连接酶（γ-glutamate cysteine ligase,γ-GCL）的活性来上调GSH合成，而抑制PI3K/Akt信号通路以及Nrf2转录因子可减少GSH的合成从而减轻鼠尾草酸的保护作用，因此认为鼠尾草酸通过PI3K/Akt/Nrf2/γ-GCL/GSH轴促进线粒体保护。

3. 减少细胞凋亡

各种体内和体外凋亡模型证实鼠尾草酸可通过调节细胞凋亡诱导基因水平产生神经保护作用。使用有机氯杀虫剂狄氏剂对培养的多巴胺能细胞SN4741研究显示，鼠尾草酸通过抑制凋亡相关Caspase-3和Caspase-12以及应激信号分子c-Jun氨基末端激酶（cJun N-terminal kinase,JNK）表达产生神经保护作用。

脑源性神经营养因子（brain-derived neurotrophic factor,BDNF）是一种与神经元存活相关的关键神经营养因子，也是一种与多巴胺能神经元存活和成熟相关的关键分子，用鼠尾草酸预处理SN4741细胞也显著减弱了BDNF的下调。狄氏剂可使SN4741细胞减少61%的BDNF释放，而用10μmol/L鼠尾草酸预处理即可使BDNF水平增加1.5倍从而维持在基础表达水平。

Wu等在6-OHDA处理的大鼠和SH-SY5Y细胞中发现，鼠尾草酸通过逆转Bcl-2/Bax比值降低产生了抗凋亡作用，从而表现出神经保护作用。鼠尾草酸还可通过激活蛋白激酶A/CAMP反应元件结合蛋白通路上调GSTP，随后增加GSTP和JNK之间的相互作用，从而抑制JNK信号传导，减少6-OHDA诱导的SH-SY5Y细胞凋亡。

用6-OHDA处理SH-SY5Y细胞可通过上调转化生长因子β信号通路诱导凋亡相关蛋白（apoptosis-related protein in the TGF-β signaling pathway,ARTS）表达，降低X样凋亡抑制蛋白（X-liked inhibitor of apoptosis protein,XIAP）的表达，后者可直接阻断Caspase-3和Caspase-7活性位点抑制凋亡。

用鼠尾草酸预处理SH-SY5Y细胞可增强ARTS泛素化和减少XIAP蛋白表达，并减少Caspase-7和Caspase-9的激活比例，从而逆转6-OHDA的凋亡效应，此效应可预示鼠尾草酸在PD的治疗前景。

Teng等在蛛网膜下腔出血后继发的早期脑损伤实验发现，鼠尾草酸通过沉默调节蛋白1（silent mating type information regulation 2 homolog 1,SIRT1）/p66shc信号通路抑制细胞凋亡发挥神经保护作用；在蛛网膜下腔出血模型的大鼠按照3 mg/kg的剂量腹腔内注射鼠尾草酸，可有效减轻脑水肿和血脑屏障的破坏，增加SIRT1、锰超氧化物歧化酶和Bcl-2表达，减少p66shc、Bax和裂解Caspase-3表达，抑制凋亡减少神经元死亡。在高脂饮食诱导的小鼠模型中，鼠尾草酸通过调节NF-κB信号通路可显著降低包括IL-1β、IL-6和TNF-α在内的各种促炎细胞因子的表达，通过增加抗凋亡作用的Bcl-2，下调促凋亡蛋白Bax和基质金属蛋白酶9来调节凋亡。

然而，在IMR-32人神经母细胞瘤细胞中发现，鼠尾草酸能够抑制细胞生长并诱导细胞凋亡，这些凋亡因伴随着ROS介导的p38 MAPK活化，可导致细胞活力降低。上述研究结果表明，鼠尾草酸在调节细胞活力和凋亡方面的活性具有选择性，预示着该化合物的实质性治疗潜力值得进一步研究。

4. 小结

随着人口老龄化的加剧，神经退行性疾病的发病率逐年增加，给社会经济带来沉重负担，因此亟待发现有效的神经保护药物来缓解或治愈神经退行性疾病。本研究揭示了鼠尾草酸可有效诱导自噬、缓解氧化应激反应和减弱凋亡，由此产生神经保护作用。无论作为预防药物或治疗药物，鼠尾草酸均能有效减轻各种因素导致的神经功能损伤，因此有必要进一步研究鼠尾草酸的神经保护作用相关机制，以期更好的应用于神经系统相关疾病治疗。

来源：邵波,陈慧慧,杨鹏翔.鼠尾草酸的神经保护作用机制研究进展[J].浙江医学,2024,46（16):1788-1792.

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