人参皂苷Rd 的神经保护作用机制研究进展

张瑜玉，张 炜，孔德志

（河北医科大学 中西医结合学院，河北 石家庄 050000）

中枢神经系统疾病以感觉、运动、认知等功能障碍为主要特征，包括癫痫、脑缺血中风、抑郁症、阿尔兹海默症、帕金森症等疾病，发病率逐年增加，给人们的健康和生活带来困扰。诱发中枢神经系统疾病的分子机制包括兴奋性毒性、炎症反应、Ca2+超载、氧化应激、线粒体功能障碍和神经元损伤[1-2]。临床上常用药物主要通过抑制神经元的高频放电、增强胆碱能神经功能、兴奋纹状体的多巴胺受体等途径发挥作用，但这些药物常常会引起心血管、胃肠道和肾脏的不良反应，只能缓解患者症状，无法完全治愈。目前，中药凭借着治疗效果好，药效相对安全，以及多靶点、多途径的优势在临床治疗中发挥重要作用，受到人们的广泛关注。

人参又称亚洲人参，是伞形目五加科人参属植物人参Panax ginsengC.A.Mey 的根，作为传统的名贵中草药，在我国应用已有几千年的历史。大量的体内外实验结果表明其发挥主要药理作用的活性成分是人参皂苷[3-4]。人参皂苷属于三萜皂苷，迄今为止，研究学者已经从人参植物中分离鉴定出30 多种人参皂苷单体，基本结构均为17个碳原子排列组成的四环甾核[5]。根据它们连接到C-3 或C-6 上的羟基和糖的数量与类型，可分为原人参二醇型（PPD 型皂苷）、原人参三醇型（PPT 型皂苷）、齐墩果烷型与Ocotillol 型，其中以PPT 与PPD 的活性最强[6]。

人参皂苷Rd（Ginsenoside Rd，GSRd）属于原人参二醇型（PPD），具有达玛烷型三萜类化合物结构，在天然状态下的含量比较稀少，大约只有0.1%，且水溶性较差，在特定条件下容易被氧化和降解，很难从人参或其他药用植物中直接提取。但人参皂苷Rd与Rb1、Rb2、Rc 等主要皂苷的结构相似，因此常使用糖苷酶酶促或微生物肠道菌群代谢等特定形式进行生物转化得到人参皂苷Rd[7]。研究表明，人体内的肠道细菌可将Rb1、Rb2和Rc 的糖苷键进行水解以得到人参皂苷Rd，人参皂苷Rd 是肠道微生物代谢后被吸收的主要成分之一[8]。

人参皂苷Rd 具有广泛的药理作用，对心血管疾病、癌症、免疫缺陷、基础代谢异常、神经系统疾病等发挥良好的功效。本文综述人参皂苷Rd 的药理作用，尤其是其在神经方面的药理作用及机制，以期为人参皂苷Rd 相关的药物开发及其应用提供思路。

1 人参皂苷Rd 的主要药理作用

1.1 心血管系统保护作用

在我国传统医学中，天然植物人参可应用于冠心病、急性心肌梗死、动脉粥样硬化的治疗。研究发现，人参皂苷Rd 可通过抑制非电压依赖的Ca2+通道介导的心肌细胞Ca2+超载，缓解由压力负荷导致的小鼠心脏功能障碍与结构重塑来保护心脏[9]。当心脏受到缺血再灌注损伤时，及时给予人参皂苷Rd 可激活Nrf2/HO-1 信号通路与Akt/GSK-3β 通路，降低血清中的CK、LDH 与cTnl 的活性，改善心脏的收缩与舒张。同时，人参皂苷Rd 也可有效减少细胞内ROS 生成与细胞色素C 的释放，增加线粒体膜电位，调节线粒体功能来抑制细胞凋亡，缓解心肌梗死[10-11]，以上结果表明人参皂苷Rd 具备保护心脏的作用。体外研究发现，人参皂苷Rd 可抑制脑血管基底膜肥厚性向内重塑，维持血管的正常形态，减少血压升高导致的血管损伤[12]。最新研究表明，人参皂苷Rd 可促进AMPK 激活，提高SIRT1 的表达水平，通过刺激生成NAD+来促进AMPK 与SIRT1 的相互作用，逆转高糖诱导产生的NOX2 活化，减少细胞氧化应激，抑制内皮细胞凋亡，改善糖尿病引起的血管损伤[13]。

1.2 调节免疫作用

现代医学认为，人参作为传统用药，能够增加机体对应激、创伤等外部有害刺激的适应性，人参皂苷Rd 通过调节Th1 与Th2 细胞因子的产生和基因表达来引发机体免疫反应，进一步体外实验发现，人参皂苷Rd 可减少同种抗体抗原特异性的Th1 与Th2 的细胞因子IL-2、IFN-γ、TNF-α 和IL-12 的产生，以剂量依赖性方式抑制ConA 诱导的小鼠脾T 淋巴细胞的增殖，显著延长同种异体移植物的存活时间，减轻同种异体移植物的病理损伤，有效拮抗移植排斥反应[13-14]。同时，人参皂苷Rd 可通过上调Foxp3 表达诱导Treg 分化，提高TGF-β1、IL-10 和IL-35 的水平，抑制T 细胞的活化，在单核细胞的分化过程中，调节关键的转录因子Nr4al，减轻小鼠的自身免疫性神经炎症[15]。

1.3 抗癌作用

研究表明，人参皂苷Rd 具有显著的抗癌作用，可上调miR-144-5p 水平，抑制胶质母细胞瘤的细胞增殖[16]。人参皂苷Rd 可调节NRF2 相关信号通路，抑制A549/DDP 肺癌细胞中NRF2 的增殖与活化，诱导癌细胞阻滞在G0/G1期，改善化学耐药性，可能有效治疗NSCLC 相关疾病[17]。在癌症相关研究中发现，人参皂苷Rd 与表皮生长因子受体具有较高的亲和力，能降低结直肠癌细胞的集落形成、迁移侵袭和伤口愈合的能力，减少肝脏中肿瘤转移节的数量和大小，促进肿瘤细胞凋亡，对多种癌症发挥治疗作用[18]。

1.4 调节机体代谢作用

研究表明，人参皂苷Rd 可激活棕色脂肪中cAMP /蛋白激酶A 信号通路，触发适应性自身产热，提高机体的胰岛素敏感性，促进全身能量消耗，提示人参皂苷Rd 可能对肥胖和其他代谢疾病发挥治疗作用[19]。KAVIANI M 等[20]发现采用不同浓度的人参皂苷Rd 治疗后，可明显下调离体人胰岛细胞中Caspase-3 的激活，通过抗细胞凋亡来抑制培养的人胰岛的死亡进程。同时，首次发现利用人参皂苷Rd含量增加的GS-E3D 药物可下调高葡萄糖诱导的活性氧释放，调节细胞凋亡相关蛋白表达含量，减缓肾小球细胞凋亡，调节体内代谢，保护db/db 小鼠Ⅱ糖尿病引发的肾功能不全[21]，因此人参皂苷Rd 可对维持体内代谢平衡发挥积极作用[22-23]。

2 人参皂苷Rd 发挥神经保护作用的主要机制

2.1 抑制促炎因子释放、减少炎症介质的产生

许多神经疾病都与炎症反应密切相关，当促炎因子聚集在神经细胞周围的微环境中，会打破细胞合成与分解的代谢平衡，加速细胞衰老和死亡进程，并且改变细胞外基质的成分，增加组织的结构损伤，产生神经炎症反应。研究表明，人参皂苷Rd 可通过阻断NF-κB 信号通路，抑制促炎因子释放，同时增加抗氧化酶活性，减少炎症介质积累，延缓炎症细胞向炎症部位浸润，抑制组织脂质过氧化来缓解急性炎症[24]。在脊髓损伤的大鼠模型中给予人参皂苷Rd 后，可减少TNF-α、IL-1β 和IL-6 的产生，调节丝氨酸-苏氨酸特异性蛋白激酶的磷酸化水平，减缓炎症反应的恶化，增加脊髓神经元的存活率，减少继发性损伤[25]。

另外，人参皂苷Rd 可通过上调抑制性细胞因子TGF-β和IL-10的表达，维持Treg/Th17的比例平衡，同时降低IL-6 和IL-17 含量，抵抗自身免疫性炎症反应[26]。因此，人参皂苷Rd 可调节炎症因子的表达，降低炎症介质的水平，减少神经炎症毒性来保护神经功能。

2.2 抑制Ca2+超载

当神经元过度兴奋时，谷氨酸受体介导的神经元兴奋性毒性是造成中枢神经系统损伤的重要因素。谷氨酸通过激活NMDA 受体离子通道释放大量Ca2+，当细胞Ca2+超载时会促进ROS 过度释放造成线粒体功能障碍，同时激活细胞凋亡的相关激酶导致神经元死亡[27]。人参皂苷Rd 是一种选择性竞争Ca2+受体的拮抗剂，能显著调节Ca2+循环异常。前期研究结果发现，人参皂苷Rd 可作用于非选择性阳离子通道TRPM 与ASIC，降低MCAO 诱导的TRM7 和ASIC的表达，促进ASIC2a 的激活，改变通道的活性[28]，进一步研究发现，人参皂苷Rd 通过作用于突触外NMDAR 的NR2b 亚基，可剂量依赖式抑制NMDAR触发的电流，减弱神经Ca2+调节相关的磷酸酶活性对DAPK1介导的NR2b磷酸化，减少细胞的Ca2+超载[29]。

2.3 抗细胞凋亡

凋亡是机体自主调控细胞使其发生程序性死亡的重要途径，可去除体内异常生长与衰老的细胞，维持内环境稳态和机体的正常发育。人参皂苷Rd 可明显抑制脊髓缺血再灌注损伤大鼠体内的Capase-3 的表达，下调ASK1 和JNK 的含量，保护神经元活性，减少神经元的凋亡率，维持脊髓前角运动神经元的形态，改善后肢的运动功能障碍[30]。作为潜在的神经保护剂，人参皂苷Rd 可逆转TMT 诱导的细胞凋亡，通过减少原代海马神经元与小鼠体内的神经毒性，调节Bcl-2、Bcl-2 样蛋白4 和Caspase-3 水平发挥积极作用[31]。因此，人参皂苷Rd 可显著抑制细胞凋亡，维持神经元的正常形态与功能。

2.4 抗氧化应激

在正常生理状态下，活性氧产生和清除的动态平衡维持着机体的稳态，氧化应激是导致神经元细胞损伤的重要因素[32]。人参皂苷Rd 作为人参皂苷中主要的活性成分之一，可抑制鱼藤酮诱导的细胞内ROS的过度生成和过氧化物的累积，改善线粒体功能，减少氧化应激与细胞凋亡[33]。同时，人参皂苷Rd 以剂量依赖性逆转了脊髓损伤诱导的大鼠体内MDA 的大量释放，提高了GSH 的含量与SOD 的活性，发挥了抗氧化作用[34]。超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）是衡量机体抵抗氧化应激与清除活性氧能力的重要指标，人参皂苷Rd 可调节SOD 与GPx 平衡，降低丙二醛含量，同时激活SIRT1/PGC-1α 信号通路来改善听觉皮层神经元的损伤[35]。研究表明，人参皂苷Rd 也可参与疾病的发展进程，促进AMP 蛋白激酶的活化，调节转录信息调节因子SIRT1的表达，抑制NOX2 激活来减少氧化应激造成的细胞损伤[36]。

2.5 改善线粒体的功能障碍

线粒体功能与神经系统疾病的发展密切相关，如线粒体氧化应激异常、生物能量的损失、基因组排列紊乱等情况都可能引起神经元兴奋性与抑制性氨基酸的失衡，导致神经元的电生理紊乱，引起神经元损伤[37]。人参皂苷Rd 作为一种有效的活性成分，可稳定线粒体膜电位，抑制过氧化物的生成，改善线粒体呼吸链复合物，保护线粒体活性，维持线粒体形态的完整，从而对神经系统疾病发挥良好功效。在局灶性缺血的大鼠模型中，给予人参皂苷Rd 可缓解mtDNA与nDNA 损伤，通过提高MCAO 大鼠体内NEIL1 和NEIL3 的mRNA 与蛋白表达水平，减少DNA 损伤[38]。人参皂苷Rd 与当归的混合物可使短暂性大脑中动脉闭塞的大鼠体内线粒体裂变相关蛋白含量减少，保护线粒体形态与功能，抑制下游炎性小体的激活引起的神经炎症和细胞的凋亡进程[39]。

人参皂苷Rd 可通过缓解神经炎症、改善氧化应激、减少Ca2+超载、维持线粒体功能、抗细胞凋亡、调节神经递质释放、促进细胞拮抗兴奋性毒性等途径来改善神经功能，减少细胞损伤，发挥神经保护作用。

3 人参皂苷Rd 对神经系统疾病的治疗作用

3.1 人参皂苷Rd 对缺血性中风的作用

缺血性脑中风也称为脑梗死，具有高患病率、高致残率、高致死率的特征，是全球第三大致死的疾病。缺血性脑中风是由于动脉血管阻塞导致大脑的不同区域出现暂时或永久性的血液供应量不足，患者出现头痛、头晕、肢体麻或意识的短暂消失[40]。有研究表明，人参皂苷Rd 可减弱钙调节神经磷酸酶的活性，有效调节细胞内的Ca2+含量，减轻DAPK1 介导的NR2b 磷酸化，从而抑制NMDAR 电流和神经兴奋性毒性，减轻神经损伤[41]。ZHANG G 等[42]进行了两次临床试验，从199 名患者和390 名急性缺血脑卒中患者的临床数据分析中发现，给予人参皂苷Rd 可降低患者在脑中风后第15 天或第90 天的NIH 量表和Barthel 指数评估的神经功能受损程度，表明其能安全有效的治疗缺血性中风。同时，GSRd 可通过抑制NF-κB 调控的下游活性因子MMP-9，抑制小胶质细胞蛋白酶体活化介导的炎症反应，缓解缺血性中风[41]。因此，人参皂苷Rd 可能在脑缺血中风的临床治疗中发挥良好的功效。

3.2 人参皂苷Rd 对阿尔兹海默症的作用

阿尔兹海默症（Alzheimer’s disease，AD）是一种与衰老紧密相关的神经退行性疾病，病理机制非常复杂，一般认为是β-淀粉样蛋白（Aβ）的沉积所形成的脑组织内部神经质斑块和Tau 蛋白过度磷酸化所形成的神经原纤维缠结，这些蛋白的异常聚集阻碍了神经元之间的信息传导，引起神经细胞的死亡及脑组织损伤[43]。Tau 磷酸化程度受到激酶和磷酸酶的双向调节，前期研究结果表明，人参皂苷Rd 可通过平衡GSK-3β 和PP-2A 的活性来减少病理性Tau 磷酸化[44]。进一步研究发现，人参皂苷Rd 治疗后可以明显减弱大鼠Tau 磷酸化并改善行为障碍，是通过参与调节PI3K/AKT/GSK-3β 途径的重要蛋白激酶活性发挥治疗功效[45]，人参皂苷Rd 可改善阿尔兹海默症患者在嗅球、脊髓和端脑区域的病理变化，通过抑制GSK-3β/Tyr216 和CDK5/P25 的表达，减少Tau 蛋白磷酸化的产生和沉积[46]。研究表明人参皂苷Rd 可拮抗MAPK/P13K 通路的激活，增加sAPPα 含量，减少Aβ 沉积，增加认知、记忆及行为能力，减缓疾病的发展进程[47]，提示人参皂苷Rd 可能是治疗阿尔兹海默症的潜在药物。

3.3 人参皂苷Rd 对帕金森病的作用

目前，患病率增长最快的神经系统疾病是帕金森病（Parkinson’s disease，PD），发病机制主要包括黑质致密部中的多巴胺能神经元的丧失、错误折叠的α-突触核蛋白的积累、线粒体功能障碍、蛋白质清除异常、氧化应激的增加和神经炎症等[48]。研究表明，给予人参皂苷Rd 后，可明显抑制四氯化碳诱导的原代黑质纹状体多巴胺能神经释放的神经毒性，减少超氧自由基的形成，同时下调NO 的释放和PGE2的合成，减少因神经炎症反应所引起的神经损伤[49]。同时，人参皂苷Rd 可降低细胞内活性氧水平，增加抗氧化酶的活性，保持呼吸复合物Ⅰ的活性，稳定线粒体膜电位，增加细胞内ATP 含量，调节PI3K/Art信号通路，在小鼠体内的黑质中逆转MPTP 诱导的酪氨酸羟化酶阳性细胞的损伤，增加神经元的存活率，发挥有益功效[50]。进一步研究发现，当人参皂苷Rd与Re 联合应用时，可改善鱼藤酮诱导的SH-SY5Y神经母细胞瘤细胞的ROS 增加与脂质过氧化积累，减弱线粒体膜电位去极化并恢复Ca2+水平，通过维持线粒体功能，抗氧化应激与细胞凋亡来预防和治疗帕金森病[33]。

3.4 人参皂苷Rd 对情绪障碍的作用

抑郁症和焦虑症是临床上常见的情绪障碍疾病，患者的表现以长期兴趣下降、情绪低落、思维动作迟缓、食欲不振、失眠等为主要特征，症状严重时甚至还会出现幻觉和自杀的倾向[51]。目前，阿米替林、帕罗西汀是常用的治疗精神障碍药物[52]，但这些药物仅在短期的治疗中发挥一定作用，并且极易产生成瘾性、癫痫发作、性功能障碍、头痛等不良反应，因此探寻有效药物对治疗精神类疾病有重要的意义[53]。

中医将抑郁症归属于“郁症”“脏躁”“癫狂”等范畴，已有多篇关于人参用于抑郁症治疗的相关报道[52]。研究表明，人参皂苷Rd 作为人参发挥作用的主要活性成分之一，可调节NF-κB 信号通路介导的BDNF 表达水平，减缓炎症反应，恢复肠道菌群的平衡，保护微生物代谢的产物结构，从而减轻焦虑和抑郁等情绪障碍[54]。人参皂苷Rd 通过提高海马突触可塑性调节因子SYN1 和PSD95 的表达，激活HIF-1α-VEGF 信号通路和由VEGFR-2 调节的PI3KAKT-mTOR 信号通路，抑制机体氧化应激，维持神经元的正常发育[55]。最新研究发现，人参皂苷Rd 与HIF-1α、VEGF 和VEGFR-2 具有显著的结合亲和力，能促进突触可塑性相关调节因子的表达，激活HIF-1α 信号通路发挥抗抑郁作用[56]。因此，人参皂苷Rd 对改善情绪障碍患者的症状有积极的作用。

3.5 人参皂苷Rd 对癫痫的作用

癫痫是由多种病因引起的机体长期复发性全身强直性阵挛发作，其特征为发作时大脑局部癫痫神经元突发性异常放电并向周围组织扩散，从而出现大脑功能失调[57]。婴幼儿时期是癫痫发作风险增加的特别时期，有4% ～ 10%的儿童易出现复杂性惊厥并引发癫痫，大脑的发育受到严重影响，所以针对癫痫早期干预与治疗尤为重要[58-59]。研究表明，人参皂苷K通过促进海马区域的GABA 释放发挥了抗癫痫作用，提示人参皂苷的有效成分可能与癫痫疾病相关[60]。目前已经发现人参皂苷Rb1与Rd 的复合物联合使用可有抗惊厥功效，可延长动物发生癫痫的潜伏期，降低癫痫的发作等级，但具体发挥活性的单体成分还不清楚，人参皂苷Rd 与Rb1的化学物结构十分相近，人参皂苷Rd 是Rb1通过胃肠道转化吸收的主要活性成分，因此对人参皂苷Rd 对干预和治疗癫痫的功效值得进一步研究[61]。

4 结语

人参皂苷Rd 可通过抗炎、抗氧化应激、抗细胞凋亡、调节Ca2+超载、维持线粒体功能等途径发挥神经保护作用。相比于临床上现有的治疗药物，人参皂苷Rd 单体的毒副作用较小且具备多途径多靶点等优势，可有效改善阿尔兹海默症、帕金森、脑缺血中风、癫痫和焦虑抑郁等疾病，具有良好的发展前景，但目前针对人参皂苷Rd 相关的药品研发仍比较局限，如人参皂苷Rd 提取和分离的成本较高、临床体内研究数据不充分等，加强对人参皂苷Rd 的结构优化及如何与其它药物的联合应用来发挥更好的临床疗效等问题需要进一步的研究。