大豆异黄酮防治阿尔茨海默病作用研究进展

1、大豆异黄酮防治阿尔茨海默病作用研究进展王龙梓（山东淄博职业学院护理学院 山东淄博 255314）中图分类号 R742 文献标识码A 文章编号1005-9202(2014)0-;doi: 10.3969/j.issn.1005-9202.2014.01.001摘要 黄酮类化合物大豆异黄酮（soy isoflavones，SI）具有弱雌激素活性，被称为植物雌激素。近年研究发现SI可通过抗氧化作用、抗炎作用等多种机制抑制阿尔茨海默病（Alzheimers disease，AD）病理过程。SI及其主要活性成分有望成为防治AD的药物。本文综述了近年来SI防治AD的研究进展。关键词 大豆异黄酮；雌激素；阿

2、尔茨海默病；淀粉样蛋白；氧化应激；炎症反应Research progress of Alzheimer's disease prevention and treatment effect of soy isoflavones Wang Long-zi(Institute of Pharmacy, Zibo Vocational College, Zibo 255314, China)【Abstract】Flavonoids of soybean isoflavones(SI) have weak estrogenic activity, called phytoestrogens. R

3、ecent studies showed that SI can inhibit the pathological mechanism of Alzheimer's disease(AD) by antioxidant, anti-inflammatory effect and Other mechanisms.SI and its main active component is expected to become drug prevention and treatment of AD.This article reviewed the research progress of s

4、oy isoflavone in prevention and treatment of AD in recent years.【Key words】Soy isoflavones；estrogen；Alzheimers disease；amyloid-；oxidative stress；inflammatory reaction 阿尔茨海默病（Alzheimers disease，AD）是一种进行性致死性神经退行性疾病。随着社会人口老龄化的发展，AD发病率逐年增加，严重威胁人类生命健康。AD主要表现为记忆障碍和认知障碍，主要病理学特征是老年斑（senile plaques，SP）和神经元纤维

5、缠结（neurofibrillary tangles，NFTs）的形成，以及神经元细胞和神经突触的丢失。SP的主要成分是淀粉样蛋白（amyloid- 第一作者 王龙梓（1976-），男，医学硕士，山东淄博职业学院护理学院讲师。研究方向：神经药理学和脑血管药理学。Tel：（0533）2342139，E-mail：wanglongzi76. ，A），微管相关蛋白tau蛋白高度磷酸化导致NFTs形成。AD的形成和发展与A毒性、氧化损伤、炎症反应等原因导致的神经元细胞变性、凋亡和坏死密切相关1。近年来，植物雌激素对AD的影响受到学者的广泛关注。植物雌激素主要来源于大豆。大豆中的植物雌激素即大豆异黄酮（

6、soy isoflavones，SI），可模拟雌激素激动雌激素受体产生弱的雌激素活性。SI是一种黄酮类化合物，主要活性成分有染料木黄酮（ Genistein,GEN），大豆黄素（Daidzein, DAI），黄豆黄素（Glycitein, GLY）等。近年来大量研究显示SI及其活性成分可通过多种作用机制抑制A毒性、tau蛋白表达和磷酸化以及抑制神经元细胞丢失，从而产生防治AD的作用。笔者综述了近年来SI防治AD作用及其机制的研究进展。1 SI影响AD病理学特征1.1 SI调节A代谢1.1.1 SI抑制A生成A为AD的主要病理变化，目前将A作为研究防治AD药物的主要靶点。A的前体蛋白为淀粉样前体

7、蛋白(amyloid precursor protein，APP)，APP异常代谢使A生成增多，形成SP。位点剪切酶(BACE)即分泌酶和分泌酶，水解APP，促进A形成2。早老素1（presenilin-1，PS-1）是分泌酶的催化部位和活性基团。PS-1的病理作用是促进A沉积，损伤线粒体，产生自由基，导致钙稳态失调，增加 tau 蛋白磷酸化及释放调亡因子和提高糖原合成激酶3( GSK-3)活性而诱导细胞凋亡3，最终导致SP和NFTs的形成。在AD动物模型中，SI可抑制A和D-半乳糖诱导的PS-1表达。方正清等4将A2535注入大鼠单侧大脑海马制备AD大鼠模型。造模3天后给予SI 1，3，9m

8、g·kg-1灌胃给药21天，检测结果显示：与对照组大鼠相比，三组SI组AD大鼠学习记忆能力明显改善，海马组织PS-1表达明显降低。Hsieh HM等5将D-半乳糖连续给予小鼠50天诱导衰老小鼠模型，在此期间给予SI每周5天。发现SI明显抑制D-半乳糖诱导的脑中PS-1和A蛋白的表达，抑制APP裂解，高剂量SI完全逆转上述指标变化。Okumura N等体外实验6研究发现GEN下调PS-1蛋白和基因的表达，这可能与下调淋巴样细胞中泛素蛋白（ubiquilin）基因的表达有关。上述研究提示SI可通过抑制A的生成产生防治AD的作用。1.1.2 SI抑制A沉积Hirohata M等7的体外实验

9、研究发现，SI中的活性成分GLY在生理pH值和温度下可与不同的A片段如A1-42, A1-40, A1-16 和A25-35等相互作用。荧光分析显示，GLY与A25-35 作用发出的荧光最强。研究者推测GLY通过与 A单体、寡聚体和纤维特异结合发挥抗A沉积的作用。提示SI可抑制A沉积，可作为防治AD的候选药物。1.1.3 SI影响Apo-E4的表达载脂蛋白E（ApoE）可促进A形成，减少A清除,促进tau蛋白高度磷酸化和形成双股螺旋细丝以及使乙酰胆碱合成减少8。蔡标等9发现SI可明显改善A2535诱导AD大鼠模型的学习记忆能力，使海马神经元丢失减少，显著性降低ApoE4含量。1.2 SI抑制t

10、au蛋白磷酸化蔡标等10，11采用A2535海马注射建立AD大鼠模型，造模3天后给予SI 1，3，9mg·kg-1灌胃给药21天后进行指标检测，结果显示：与对照组大鼠相比，SI可明显改善AD大鼠的学习记忆能力，显著降低AD大鼠海马组织PKG的含量、Raf-1的表达、一氧化氮合酶（NOS）和诱导型一氧化氮合酶（iNOS）活性、NO含量和cGMP水平以及tau蛋白表达。提示SI可通过调节NO-cGMP信号途径等抑制NO的神经毒性，通过降低AD大鼠海马PKG的含量和Raf-1的表达，抑制tau蛋白磷酸化和tau蛋白表达,改善AD大鼠学习记忆能力。体外实验研究发现，DAI和GEN作用于人类神

11、经母细胞瘤细胞SH-SY5Y，通过灭活GSK3和激活丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶2A(PP2A)明显降低同型半胱氨酸诱导的微管相关蛋白tau的磷酸化12。1.3 SI抑制神经元细胞丢失，促进神经元细胞存活1.3.1 SI抑制神经元细胞丢失蛋白激酶C（Protein kinase C，PKC）途径被认为是调节AD中神经元细胞可塑性和存活率的重要分子机制。GEN是SI中最具活性的分子，Luo S等13将神经细胞株PC12细胞与GEN共同孵育2小时后然后与A25-35共同孵育24小时后发现，GEN预处理使A25-35损伤的PC12细胞活力明显增加，细胞PKC活性也明显增加，GEN同时降低细胞内钙离子水平

12、和阻断细胞内促凋亡蛋白caspase-3活性，而预先应用PKC抑制剂 Myr则抑制GEN的神经保护作用。研究提示，GEN可通过PKC途径保护A25-35诱导的对PC12细胞的毒性，增加细胞活力，抑制神经细胞凋亡减少神经细胞丢失。1.3.2 SI促进神经元细胞存活神经营养因子在神经元细胞的生存，生长和功能发挥上起至关重要的作用。星形胶质细胞是脑内主要分泌神经营养因子的细胞。Xu SL等14将GEN应用于培养的大鼠星形胶质细胞，发现GEN 诱导神经营养因子，如神经生长因子(NGF)，神经胶质源神经营养因子(GDNF)，脑源性神经营养因子(BDNF)的合成和分泌。Trk受体是一个可调节哺乳动物神经系

13、统突触强度与可塑性的酪氨酸激酶受体家族，神经营养因子是Trk受体的共同配体，神经营养因子的结合使Trk受体激活最终导致细胞存活。Pan M等15将17-雌二醇、GEN或DAI与H19-7/IGF-IR神经细胞系共同培养72小时。发现20 nM 至 2000 nM的17-雌二醇、GEN、DAI明显促进海马神经细胞的存活和增殖，诱导和增加DNA合成的S期细胞的百分率。而且，GEN、DAI明显增加BDNFmRNA和蛋白的表达，其作用可被选择性Trk受体抑制剂阻断。结果提示GEN和DAI增加体外培养神经细胞的活性和增殖能力，这种作用由BDNF-Trk途径中介。2 SI通过抗氧化和雌激素样作用防治AD活

14、性氧主要由线粒体产生，导致氧化应激，而氧化应激诱导的线粒体损伤与AD相关。此外，线粒体DNA（mtDNA）比其他生物大分子更容易受到氧化损伤，导致严重的线粒体功能失常。 Ma WW等16评价了在C6神经胶质细胞中GEN对A25-35诱导的mtDNA的保护作用：C6细胞首先与50M GEN共同孵育2小时，然后与25M A25-35共同孵育24小时。结果显示GEN通过多种途径抑制A诱导的C6细胞的氧化损伤：A25-35诱导的C6细胞线粒体活性氧的增加可被GEN的预处理逆转；与A组相比，还原型谷胱甘肽（GSH）与氧化型谷胱甘肽（GSSG）的比值在GEN组和GEN+A组均明显升高；与A组相比，GEN明

15、显上调C6细胞和其线粒体DNA修复基因OGG1蛋白质和mRNA的表达，增加线粒体锰超氧化物歧化酶（MnSOD）水平。此外，GEN预处理后，C6细胞中8-羟化脱氧鸟苷（8-OHdG）的水平和线粒体DNA的缺失均明显减小。所有的胆固醇的氧化产物与AD的病变加重密切相关。24-羟基胆固醇促进A在神经血管膜积聚，然后通过增加局部活性氧水平放大A的神经毒性作用。研究发现，24羟基胆固醇明显促进A1-42诱导的SK-N-BE 和 NT-2神经细胞系的细胞凋亡和细胞坏死。将上述神经细胞与GEN共同孵育后，A诱导的死亡和凋亡被抑制，24-羟基胆固醇的过氧化作用同时被抑制1。在AD的早期阶段主要临床表现为短时记

16、忆障碍和语言障碍17，而SI的主要活性成分GEN可改善短期记忆损伤。Bagheri M等18发现大鼠海马注射A1-40后出现短期记忆损伤，氧化应激标记物丙二醛（MDA）、亚硝酸盐含量升高、超氧化物歧化酶（SOD）活性降低。应用GEN预处理后，大鼠记忆损伤明显改善，MDA含量的升高被抑制；而GEN预处理组同时雌激素受体阻断剂fulvestrant侧脑室注射则不出现上述指标的改善。上述研究提示GEN预处理通过雌激素样途径和减弱氧化应激的作用改善海马注射A1-40诱导的大鼠短期记忆损伤。3 SI通过抗炎作用防治AD3.1 SI调节炎症信号通路 Xi YD等19给予Wistar大鼠侧脑室微渗透泵注射A

17、1-42，后灌胃给予SI14天，发现SI可改善A1-42诱导的大鼠认知和记忆的损伤，维持脑A平衡，在神经血管结构中调节RAGE/LRP-1表达的失常，抑制RAGE 相关的 NF-B和炎症细胞因子活性。提示SI保护AD机制可能与调节血管A运输和血管炎症反应有关。刘长安等20研究显示，SI可显著降低A2535诱导的AD大鼠模型海马 RAGE 蛋白、IL-6、含量、Caspase-3 活性及 ERK1/2 蛋白磷酸化水平。提示SI通过下调海马组织RAGE介导的炎症信号通路，减弱炎症反应，从而降低A的神经毒性，抑制海马神经元凋亡，产生防治AD的作用。3.2 SI抑制小胶质细胞活化炎症反应与AD密切相关

18、，而AD的主要炎症反应由神经胶质细胞产生。GEN、DAI可抑制AD中小胶质细胞活化诱导的炎症反应。Jantaratnotai N等21研究发现GEN、DAI对NO的表达至少产生部分抑制作用：GEN、DAI的预处理可抑制脂多糖（LPS）诱导的HAPI大鼠小胶质细胞系NO的产生，抑制iNOS的mRNA 和蛋白质表达，控制iNOS表达的转录因子包括干扰素调节因子1和磷酸化STAT1的下调。研究同时发现，GEN、DAI预处理LPS活化的HAPI细胞也可使单核细胞趋化蛋白1和IL-6mRNA，以及与多种神经功能失常相关的细胞因子和炎性趋化因子下调。Toll样受体和NF-B中介的信号通路在炎症反应过程中发

19、挥关键的调节作用。Zhou X等22将小胶质细胞先和GEN一起孵育2小时，再和25 M A25-35一起孵育24小时，发现GEN减弱A25-35诱导的细胞毒性和炎症损伤。同时，GEN显著逆转A25-35诱导的TLR4 和NF-B表达的增加，抑制DNA的聚合和NF-B的转录激活。提示GEN能抑制A25-35导致的炎症反应，这可能与调节TLR4/NF-B炎症反应信号通路有关。3.3 SI与星形胶质细胞AD最早期的病理改变是星形胶质细胞在A沉积部位聚集。Bagheri M等23发现GEN预先给予大鼠1小时可减轻A1-40诱导的AD大鼠模型认知和记忆缺损，缓解星形胶质细胞由于海马注射 A1-40后诱导

20、的扩布，提示SI可通过抗炎作用缓解 A诱导的AD大鼠模型脑组织病理变化。Liu MH等24将LPS和A作用于培养的星形胶质细胞，星形胶质细胞活力明显降低，上调IL-1, IL-6, TNF- mRNA等炎性介质。DAI预处理1小时可增加星形胶质细胞数量，恢复星形胶质细胞活力，抑制A或LPS诱导的IL-1, IL-6, TNF-mRNA的表达。Valles SL等25将体外培养星形胶质细胞应用GEN预治疗48小时，然后用5M A治疗24小时。发现A诱导炎症介质产生，例如环氧酶2(COX-2)，诱导型NOS，IL-1和TNF-等，这种作用可被过氧化物酶体增殖物激活受体（PPARs）的作用所拮抗。研

21、究应用GEN对上述A诱导损伤的培养星形胶质细胞进行预治疗后发现，上述炎性介质的产生减少，同时PPAR-表达的增加。结果提示，GEN抑制了A诱导的星形胶质细胞损伤导致的炎症反应，这种抗炎作用可被 PPARs中介和活化。4 SI通过拟胆碱作用防治AD蔡标等26发现SI治疗可改善AD大鼠模型的学习记忆能力，增加海马组织乙酰胆碱（Ach）、胆碱乙酰转移酶（ChAT）和乙酰胆碱酯酶（AchE）的表达。提示SI可通过增强海马组织乙酰胆碱的代谢防治AD。为了找到多靶点有效治疗AD的化合物，Shi DH等27将GEN进行结构改造，合成了7位氧化修饰的GEN的衍生物GS-14，发现体外应用0.17M浓度的GS-

22、14选择性的抑制乙酰胆碱酯酶，对丁酰胆碱酯酶几乎无抑制作用；通过人乳腺癌细胞 MCF-7增殖实验阐明了GS-14的雌激素样活性，且对ER选择性高；应用浓度1 nM GS-14产生对A诱导的SH-SY5Y细胞损伤的保护作用。上述结果显示，GS-14可选择性抑制乙酰胆碱酯酶活性，选择性激动ER和神经细胞保护作用，有望成为一种多靶点治疗AD的药物。5 SI的安全性和应用前景5.1 SI诱导癫痫发作Westmark CJ等28制备易发生癫痫发作的过表达APP和A的小鼠模型。每天给予两种模型小鼠饲养含有750 mg·kg-1DAI或GEN 的饮食3天后，DAI治疗组而不是GEN组出现小鼠癫痫发

23、作。单独的体外实验研究显示，DAI明显增加体外培养野生型神经元细胞树突状 APP表达。结果提示DAI而不是GEN有诱导啮齿类动物模型癫痫发作的作用，这对研究SI应用的安全性有重要意义。5.2 SI防治AD的应用前景大量研究已显示SI的主要活性成分GEN、DAI、GLY以及GEN的衍生物GS-14等具有多靶点多机制防治AD的作用。SI应用安全性高，但其安全性仍需进一步研究。对SI防治AD及其作用机制的深入研究可以将SI或其衍生物开发为安全有效防治AD的药物，也可以以SI为工具，进一步探索AD的病理生理机制。6 参考文献1 Gamba P，Leonarduzzi G，Tamagno E，et al

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