《2023 中国阿尔茨海默病数据与防控策略》 显示,阿尔茨海默病(AD)及其相关痴呆病症是我国第5 大致死原因,我国当前约有 983 万 AD 患者,预计到2050年我国AD患者的年治疗费用将高达18 871.8亿美元[1-2]｡我国在AD的诊治方面仍面临诸多挑战,故加强AD的预防､诊断和治疗,降低其发病率和延缓进展,减轻患者家庭和社会负担,是亟需解决的公共卫生问题[3]｡AD 病理生理机制复杂,线粒体功能障碍在AD发病机制中发挥关键的作用,包括线粒体膜破坏､活性氧(ROS)增加､三磷酸腺苷(ATP)合成减少和能量代谢障碍等,能促进 Aβ 的沉积和 Tau 蛋白的过度磷酸化,形成恶性循环,加剧线粒体功能障碍,最终导致神经元死亡和认知障碍的恶化[4]｡线粒体质量控制(MQC)是维持线粒体内稳态的基石,作为一种细胞内源性保护程序,在维持线粒体结构和功能的完整性中发挥着重要作用[5-6]｡AD 患者的MQC 在调控线粒体融合､裂变､自噬､生物发生和钙稳态多个层面上出现异常,协同参与AD线粒体功能障碍机制[7-9]｡见图 1｡靶向调控 MQC治疗 AD可有效调节MQC系统发挥其神经保护作用｡

根据其临床症状及发病特点,AD 可归属于中医“痴呆”等范畴,认为AD的发病与五脏虚衰､痰浊､瘀血等密切相关[10]｡历代医家在 AD 的临床治疗中构建了扎实的理论基础,并随着对中医药研究的持续深入,在 AD 的防治领域已取得显著的进展[11]｡近年来大量研究[12-13]表明,中医药可靶向 AD 疾病状态下的 MQC,通过调控线粒体动力学､促进线粒体能量代谢等改善线粒体功能,以防治 AD｡因此,本文综述中药复方､中药单体和针灸等靶向调控 MQC 防治AD 的研究进展,以期为中医药防治 AD 提供新的策略和方向｡

1、中医药靶向调控线粒体动力学防治AD

线粒体动力学的平衡对于细胞功能和稳态至关重要｡线粒体通过不断的分裂和融合,为细胞提供能量,并调节细胞自噬､凋亡和钙稳态等过程以清除受损线粒体,维持细胞内环境的稳定并适应细胞的代谢需求和应激状态[14-15]｡

近年来,中医药靶向线粒体动力学治疗 AD正开辟出新的治疗路径｡戴蒙开颗粒(由淫羊藿､熟地､制首乌等组成)能抑制AD小鼠脑内线粒体分裂蛋白1(Fis1)､线粒体动力相关蛋白1(DRP1),并上调视神经萎缩蛋白 1(OPA1)表达,显著改善线粒体的分裂/融合异常,进而发挥治疗 AD 的作用[16]｡当归芍药散出自 《金匮要略》,可通过激活腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)/沉默信息调节因子 2 相关酶 1(SIRT1)/过氧化物酶体增殖物激活受体 γ(PPARγ)共激活因子-1α(PGC-1α)通路,上调线粒体融合蛋白(MFN)2､p-AMPK/AMPK､SIRT1､PGC-1α 表达,促进线粒体生物发生,并下调 DRP1 mRNA水平,调控线粒体动力学的平衡,并降低 ROS 含量,维持线粒体稳态,改善 AD 模型大鼠的脑内能量供应[17]｡锁阳醋酸乙酯提取物(ECS)能明显上调AD模型小鼠的线粒体MFN1和 OPA1 的表达,并下调线粒体 DRP1 的表达,显著改善AD模型小鼠的线粒体形态和行为学表现,表明ECS可能通过调节线粒体动力学相关蛋白的表达来发挥作用[18]｡丹参根茎中提取的活性成分丹酚酸B可通过保持线粒体形态稳定,并抑制由Aβ引起的MFN2､OPA1及线粒体DRP1的异常表达,纠正Aβ所导致的线粒体动力学失衡[19]｡白芍苷可通过降低分裂蛋白DRP1 的水平,提高 MFN1､MFN2 和 OPA1 的表达水平,显著改善线粒体形态和AD小鼠的短期及长期记忆缺陷[20]｡藁本内酯是当归的主要成分,可降低APP/PS1 小鼠大脑中的 Aβ 水平,改善 APP/PS1 小鼠海马 CA1 区的线粒体数量和长度,且降低 DRP1 水平,升高 MFN1､MFN2和 OPA1水平[21]｡这些发现表明,中药单体和复方通过改善线粒体的动力学､形态和功能,可降低大脑中的 Aβ 水平,改善 AD 小鼠的记忆缺陷,延缓AD进展｡

针刺作为中医传统的特色疗法,在 AD的防治中发挥着重要作用[22]｡“益肾调督”针灸法(先针刺后艾灸百会､肾俞)能抑制 Fis1 和促进 OPA1 的表达,有效改善海马神经元线粒体分裂/融合的失衡,改善线粒体损伤,达到治疗AD的目的[23]｡AD线粒体的过度分裂和融合抑制,导致动力学稳态紊乱,是引发线粒体结构和功能异常､记忆､认知障碍持续加重的重要原因之一｡维持AD模型脑组织中线粒体融合与分裂的动态平衡,保护线粒体的结构和功能,是中医药基于线粒体动力学靶向调控MQC防治AD的潜在机制之一｡见表1｡

表1 中医药靶向调控线粒体动力学防治阿尔茨海默病

2、中医药靶向调控线粒体生物发生防治AD

线粒体生物发生作为维持线粒体功能和数量的重要过程,是指原有线粒体在核DNA(nDNA)及线粒体 DNA(mtDNA)双重调控下,通过生长和分裂方式产生新线粒体替代功能失调及损伤线粒体,维持线粒体结构､功能和数量的稳定,调节能量的产生,维持机体内环境稳态的一种细胞程序,其过程包括线粒体双膜的合成､nDNA编码的线粒体蛋白的合成与输入､mtDNA 的复制及其编码的线粒体蛋白的合成[24-25]｡线粒体生物发生功能受到多种关键因子调控,包括 PGC-1α｡当 PGC-1α 被磷酸化或去乙酰化激活后会激活核呼吸因子 1 和 2(NRF1/2)的基因表达,随后 NRF-1/2 可通过激活线粒体转录因子 A (TFAM)和 B(TFBM),进而启动 mtDNA 的转录和复制,调节氧化呼吸链中复合物的表达以及线粒体能量转导和 ATP 合成,增强线粒体生物发生水平,SIRT1参与了该过程[26-27]｡

研究表明,中药复方和单味中药提取物都可作用在AD复杂发病机制的多靶点和多途径,具有神经保护和神经营养/再生作用,对于治疗 AD 优势明显[28]｡此外,多种中药单体,如黄酮类､多糖类､苷类等中药活性成分也被证明可通过不同途径改善线粒体生物合成[29]｡酸枣仁汤出自 《金匮要略》,干预APP/PS1 双转基因 AD 小鼠后,可显著提高小鼠海马中 线 粒 体 生 物 合 成 相 关 基 因 SIRT1､ PGC-1α､NRF1､NRF2､TFAM 的表达水平,下调海马中 ROS表达,并减少海马区老年斑沉积和抑制 Aβ表达,进而缓解线粒体功能障碍和线粒体结构损伤,明显提高 AD 小鼠学习记忆能力[30]｡雷霞等[31]研究发现,六味地黄丸能够上调 AD 模型线虫中 p-AMPK 和 SIRT1的表达,表明其通过增强脂联素受体1的表达,激活AMPK/SIRT1 信号通路,改善中枢神经线粒体功能,修复神经元损伤,从而发挥对AD模型线虫的神经保护作用｡槲皮素是一种广泛存在于柴胡､桑叶､旋覆花等中药中,具有抗衰老作用的黄酮类植物多酚｡槲皮素能够增加 AD 小鼠海马组织中 SIRT1､AMPK､PPARγ 表达,并显著改善 AD 小鼠的认知功能[32]｡中医针药结合疗法具有多途径､多层次､多靶点等治疗特点,在临床中应用广泛｡天麻素可通过抑制 Aβ生成发挥抗 AD 的脑保护作用[33]｡研究发现,“百会”“大椎”和“足三里”穴位的电针刺激或给予天麻素均可提升AD大鼠的学习记忆能力,其中电针通过激活海马区 SIRT1和 PGC-1α蛋白表达,对神经元具有保护作用,而两者联合使用效果更佳[34-35]｡线粒体生物发生是基于 MQC 防治 AD 的核心环节,中医药基于线粒体生物发生在AD防治中的机制和意义体现在其综合调节机制,可能通过激活 SIRT1/PGC-1α信号通路,促进线粒体生物发生,发挥神经细胞保护的潜在作用｡见表 2｡

表2 中医药靶向调控线粒体生物发生防治阿尔茨海默病

3、中医药靶向调控线粒体自噬防治AD

在AD的发病过程中常伴随着线粒体自噬功能紊乱｡线粒体自噬是一种细胞内部清除损伤或功能障碍线粒体的机制,以维持自身功能完整性,是胞内线粒体新陈代谢的主要途径[36]｡若线粒体自噬发生异常,可能会导致线粒体功能失常,引发 Aβ的积累以及 Tau 蛋白的过度磷酸化,进而加剧神经细胞的损伤,促进 AD 恶化[37]｡线粒体自噬受 PINK1/Parkin 信号通路调控,导致受损线粒体的选择性清除[38]｡研究[39]表明,通常以微管相关蛋白1轻链3(LC3)和几个线粒体自噬受体作为线粒体自噬的标志物｡

黄芪散能增加自噬小体数量,促进自噬小体包裹受损线粒体,上调LC3Ⅱ/Ⅰ比值和PTEN诱导激酶1(PINK1)､E3 泛素连接酶(Parkin)蛋白表达,下调p62 蛋白表达,通过激活 PINK1/parkin 通路促进线粒体自噬水平[40]｡加减薯蓣丸由《金匮要略》中薯蓣丸化裁而来,该方能下调 AD 模型大鼠海马组织中 p62和 LC3Ⅱ蛋白的表达水平,增加 PINK1和 Parkin蛋白表达,促进线粒体自噬;同时,降低海马神经元ROS水平,提高超氧化物歧化酶(SOD)水平,减轻氧化应激反应､保护神经元损伤[41]｡三七总皂苷(PNS)中含量较高的单体成分人参皂苷Rgl､Rb1均对AD有防治作用[42]｡通过 PNS 对 APP/PS1 基因稳转 PC12 细胞(APPCs)自噬的 AD 细胞模型进行干预,结果可明显增加 LC3Ⅱ蛋白表达,并下调 p62 蛋白的表达水平,对受损神经细胞具有保护效应[43]｡槲皮素干预Aβ1-42诱导 PC12 细胞损伤的 AD 细胞模型,可通过抑制自噬过度激活,以下调LC3Ⅱ/LC3Ⅰ和Atg7蛋白水平发挥神经保护作用[44]｡以“肾脑相济”为理论指导,通过针刺 AD 小鼠“百会”“肾俞”和“太溪”等穴发现,可通过激活 LC3Ⅱ等蛋白表达促进 AD 神经细胞线粒体自噬,调节细胞内线粒体稳态平衡,从而减少神经元的变性及凋亡[45]｡同时,“肾脑相济”电针疗法可通过上调PINK1和Parkin蛋白表达,促进线粒体自噬的正常表达,改善线粒体功能,保护神经元,减缓AD小鼠记忆障碍的进展[46]｡采用逆灸法,先于正常大鼠“百会”“肾俞”“足三里”穴上方悬灸,然后制备AD模型大鼠,发现逆灸可上调PINK1､Parkin 和 LC3Ⅱ蛋白表达,通过增强线粒体自噬水平,改善海马区神经元结构,有效延缓AD认知障碍的进程,改善AD模型大鼠神经功能损伤[47]｡在AD研究和治疗领域,逆灸作为一种预防性治疗方法,体现了中医“治未病”的理念,提供了一种可能的非药物干预手段,值得深入研究｡因此,中医药通过靶向调控线粒体自噬可能是通过双向调控AD海马区组织中的线粒体自噬相关蛋白的表达,维持线粒体自噬功能的平衡,从而保护海马区线粒体结构和功能,最终改善认知功能｡见表3｡

表3 中医药靶向调控线粒体自噬防治阿尔茨海默病

4、中医药靶向调控线粒体钙稳态防治AD

线粒体是细胞钙离子(Ca2+)的主要储存中心,Ca2+参与凝血､神经递质和激素合成及酶活性调节等多种生理活动,是机体不可或缺的元素｡Ca2+可通过激活三羧酸循环和氧化磷酸化刺激 ATP 生成,调节线粒体内 Ca2+浓度,维持线粒体钙稳态,是 MQC 的关键机制[48-49]｡在 AD 早期,通过靶向性调节线粒体Ca2+的摄入或排出,可避免线粒体 Ca2+超载,恢复线粒体Ca2+稳态,从而避免神经元凋亡,达到预防治疗AD的目的[50]｡

中药复方及单体通过多途径､多靶点和系统调控的方式,靶向干预钙离子稳态,在AD的治疗中有很大的优势[51]｡地黄饮子能抑制Aβ25-35诱导PC12细胞损伤的 AD 细胞模型,以抑制钙离子内流和钙超载,保护细胞膜结构,进而发挥防治 AD 的作用[52]｡六味地黄丸[53]､脑还丹[54]和天芪益智颗粒[55]均能通过调控AD 钙离子稳态平衡,双向调控 Na+-K+-ATP 酶活性,降低海马细胞内Ca2+浓度,改善AD大鼠的学习记忆､认知等功能｡银杏叶能明显降低模型小鼠脑组织中Ca2+的浓度,调节线粒体钙稳态,进而保护海马区神经组织,显著改善 AD 小鼠学习记忆障碍[56]｡肉苁蓉总苷(GCs)主要成分是苯乙醇总苷,GCs通过维持AD大鼠脑内 AchE 的正常水平和降低脑内 Ca2+含量,从而改善记忆及认知障碍[57]｡淫羊藿苷可剂量依赖性地抑制Aβ25-35诱导的异常内向钙电流,从而发挥神经保护作用[58]｡因此,靶向干预 AD 小鼠海马细胞内线粒体Ca2+调节机制,维持细胞内钙稳态,改善认知､记忆功能,是中医药基于MQC防治AD的潜在作用机制之一｡见表4｡

5、中医药靶向调控线粒体氧化应激防治AD

线粒体是细胞内的“能量工厂”,同时也是 ROS的主要来源｡在正常情况下,线粒体产生的 ROS 可以被细胞内的抗氧化系统所清除,但当抗氧化系统失衡时,过量的 ROS 超出了机体的抗氧化能力,从而引起线粒体和细胞的其他组分损伤和功能障碍[59]｡

表4 中医药靶向调控线粒体钙稳态防治阿尔茨海默病

在AD 进程中,过量的 ROS 可改变线粒体的通透性,进一步导致 ROS 的生成增加,同时攻击线粒体膜上的多不饱和脂肪酸､线粒体 DNA 和蛋白质,诱发过度线粒体自噬,导致大量健康线粒体被错误清除,加剧神经细胞的能量供应不足和死亡[60]｡因此,抑制神经细胞线粒体氧化应激损伤,改善线粒体功能是中医药基于MQC防治AD的潜在方案之一｡

黑逍遥散出自《医略六书·女科指要》,可通过抑制 NOX2/ROS/NF-κB 信号通路,调节小胶质细胞极化,使 ROS 活性和 MDA 水平显著降低,SOD 水平显著升高,并减少炎症因子的释放,从而对AD小鼠具有潜在的治疗作用[61]｡开心散(由人参､茯苓､石菖蒲､远志组成)是临床常用的益智健脑基础方,可降低 APP/PS1 小鼠 AD 模型海马中 ROS 和 MDA 水平,提高 SOD 和 GSH-Px 活性,通过抗氧化应激改善APP/PS1 小鼠学习记忆能力,发挥神经保护作用[62]｡不同剂量麝香预处理后可显著减少 AD 模型细胞中ROS 的积累,上调谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)､SOD等抗氧化酶活力,发挥潜在神经保护效应[63]｡小檗碱能显著降低 STZ诱导的 AD 大鼠模型脑组织中的ROS 水平,上调谷胱甘肽(GSH)和谷胱甘肽 S-转移酶(GST)等抗氧化酶活性,改善氧化应激相关损伤[64]｡因此,中医药可抑制 AD 状态下的线粒体氧化应激损伤,保护脑神经元细胞线粒体结构和功能,是中医药靶向调控MQC,改善AD患者神经功能的作用机制之一｡见表5｡

表5 中医药靶向调控线粒体氧化应激防治阿尔茨海默病

6、讨论

阿尔兹海默病(AD)的病因病机复杂,尚未完全清楚｡当前多为药物对症治疗以改善症状,但不能从根本上阻断疾病的发展｡大量研究证实,MQC 异常是 AD 发病机制中的关键环节之一｡中医药防治AD 历史悠久,疗效显著,可通过多途径､多靶点调控 MQC 等途径进行治疗,展现出防治 AD 的巨大潜力｡近年来研究发现,中医药可通过调控AD状态下脑海马组织及神经元细胞线粒体动力学异常､线粒体自噬失衡､线粒体生物发生抑制､线粒体钙稳态调节失常､线粒体氧化应激亢进等,进而改善AD患者的认知､学习和记忆功能｡其作用机制见图2｡

尽管诸多研究表明,中医药在 AD 防治中的潜力,但仍存在一些不足之处:(1)临床研究的规模和深度不足｡目前的研究多集中于动物模型和细胞层面,缺少大规模､长期性的临床试验来验证中医药的有效性和安全性｡(2)对中医药作用机制的了解尚浅,特别是不同剂量和成分对AD不同阶段的具体影响及其分子机制和信号通路｡(3)中药成分的复杂性增加了研究难度,需要系统性的研究来明确各成分的作用及其相互作用｡因此,未来的研究建议从以下几个方面着手:一是开展大规模､多中心､随机对照的临床试验,以验证中医药的疗效和安全性;二是深入探究中医药调控 MQC 的分子机制和信号通路,揭示其在AD不同阶段的作用;三是利用现代科学技术优化中药复方,提高其疗效和安全性;四是加强多学科合作,整合中医药与现代医学､分子生物学､药理学等领域的研究方法,共同推进AD的防治研究｡

参考文献:

[1]徐勇,王军,王虹峥,等. 2023中国阿尔茨海默病数据与防控策略[J]. 阿尔茨海默病及相关病杂志,2023,6(3):175-192.

[2]任汝静,殷鹏,王志会,等. 中国阿尔茨海默病报告2021[J]. 诊断学理论与实践,2021,20(4):317-337.

[7]马璐瑶,李彦杰,秦合伟,等. 线粒体质量控制体系介导阿尔茨海默病的机制及治疗策略[J]. 中华老年心脑血管病杂志,2024,26(5):597-600.

[10]王杰,李凡,冯丽娜,等. 阿尔茨海默病的中医研究进展[J]. 中国中医基础医学杂志,2024,30(10):1790-1794.

[11]付玉,徐利飞,于晓雯,等. 阿尔茨海默病的中医药治疗研究进展[J]. 临床医学研究与实践,2023,8(16):187-190.

[12]管秀菊,王康锋,毕淑月,等. 中医药调控线粒体功能异常治疗阿尔茨海默病的研究进展[J]. 环球中医药,2022,15(8):1486-1490.

[13]邓敏贞,钟晓琴,彭丽霖,等. 阿尔茨海默病的病理机制及中医药防治机制研究进展[J]. 广州中医药大学学报,2022,39(4):984-990.

[14]程婧,魏林,李苗. 线粒体动力学及线粒体自噬调控机制的研究进展[J]. 生理学报,2020,72(4):475-487.

[16]陈久林,郁志华,陈川,等. 戴蒙开颗粒对阿尔茨海默病小鼠脑组织线粒体动力学的影响[J]. 上海中医药大学学报,2018,32(2):67-70.

[17]杨苗,于文静,贺春香,等. 当归芍药散对AD大鼠线粒体稳态及AMPK/SIRT1/PGC-1α信号通路的影响[J]. 中国实验方剂学杂志,2023,29(3):9-16.

[18]李鑫洁,程丹,李玲玲,等. 基于线粒体动力学失衡调控研究锁阳醋酸乙酯提取物对阿尔茨海默症小鼠行为学的改善作用[J]. 药物评价研究,2020,43(3):451-456.

[19]贾琨. 丹酚酸B减轻原代培养小鼠神经元中Aβ介导的线粒体功能障碍[D]. 济南:山东大学,2019.

基金资助:国家自然科学基金项目(81573919);国家中医药管理局中医药科学技术研究专项课题(GZY-KJS-2021-017); 河南省重点研发专项项目(221111310500);

文章来源:南淞华,彭超杰,李振家,等.中医药靶向调控线粒体质量控制防治阿尔兹海默病的研究进展[J].中药新药与临床药理,2024,35(12):1944-1951.