重大发现！暨南大学携手中国医学科学院揭示神秘栀子花成分如何逆转血管性痴呆

血管性痴呆（VaD）是一种缓慢进展且持续恶化的认知功能障碍，为老年人群中第二常见的痴呆类型。VaD的潜在病理生理机制极为复杂，但关键的病理生理特征是慢性脑血流不足（CCH），它影响大脑的多个区域，尤其是白质。研究表明，白质病变（WMLs）在引发与VaD相关的认知功能障碍中扮演了核心角色。因此，揭示WMLs的分子机制对于理解VaD的发病机理具有至关重要的意义。

中药在控制VaD方面具有潜在有效性，GJ-4是一种从栀子果实中提取的富含藏红花素的化合物，有研究对GJ-4的化学成分、质量控制、体内代谢以及安全性进行了全面的分析，发现GJ-4能够通过抑制神经炎症来改善VaD大鼠模型的脑损伤。此外，GJ-4在促进APP/PS1转基因小鼠的脑白质损伤恢复方面也展现出改善认知缺陷的潜力。但GJ-4对CCH诱导的WML的神经保护作用尚不明确，因此需要进一步阐明GJ-4治疗VaD的机制和影响。

栀子为常用中药，其气微，性寒，味苦，多用于治疗 热病心烦、目赤肿痛、扭挫伤痛等症。 GJ-4是从栀子中提取分离得到的 藏红花色素类富集馏分。前期研究发现，GJ-4可显著 改善痴呆小鼠的学习记忆能力，表明GJ-4具有开发为 治疗痴呆药物的潜力。因此开展中药栀子提取物GJ-4的毒性研究，评价其 安全性对于GJ-4新药开发具有重要意义。

日前，一篇名为“Neuroprotective effect of GJ-4 against cognitive impairments in vascular dementia by improving white matter damage”的文章探讨了GJ-4对VaD患者WMLs的影响及其潜在机制。

图1 论文首页

GJ-4改善BCAS诱导的VaD小鼠的脑血流和认知能力

该研究构建了双侧颈总动脉狭窄（BCAS）小鼠模型，旨在评估GJ-4对由低灌注引发的VaD的影响（图2A）。实验流程如图2B所示。脑血流量（CBF）的减少被认为是导致BCAS小鼠出现认知障碍的关键因素。因此，研究针对不同时间点CBF的变化进行了检测。结果与先前的研究相吻合，BCAS操作导致的小鼠CBF下降，证明了BCAS小鼠模型的成功构建。与模型小鼠相比，GJ-4的给药显著改善了CCH诱导的小鼠CBF（图2C-D），这表明GJ-4对BCAS诱导的小鼠CBF具有保护作用。

为评估GJ-4对认知功能的潜在增强作用，该研究实施了行为测试以测定短期及长期记忆。Y迷宫测试结果表明，经BCAS处理的小鼠正确交替率显著下降，而手臂进入次数未见统计学上的显著差异。此结果揭示GJ-4显著提升了BCAS处理小鼠的交替准确性，暗示GJ-4具备改善短期记忆缺陷的潜力（图2E-F）。在Morris水迷宫的第六天训练中，BCAS处理的小鼠几乎无法定位隐藏平台，而GJ-4组的逃避潜伏期显著缩短（图2G-H）。BCAS处理的小鼠在探索试验中表现出显著的记忆障碍，表现为平台穿越次数减少及目标象限停留时间缩短。然而，GJ-4组显示出平台穿越次数的显著增加，定位平台的潜伏期减少，目标象限停留时间延长（图2I-K）。各组间总游泳距离或游泳速度未见显著差异。综上所述，这些发现提示GJ-4有可能缓解由BCAS引起的记忆缺陷。

图2 GJ-4对BCAS模型的影响

GJ-4改善BCAS诱导的小鼠WML

研究通过检查WML来评估GJ-4对BCAS诱导的小鼠模型的神经保护作用。腊克沙固蓝（LFB）染色技术显示，BCAS小鼠的胼胝体呈现较浅的染色和较为松散的排列，表明由CCH引起了广泛性WML。然而，GJ-4的使用显著减轻了这些病变，表现为LFB染色的加深和髓鞘排列的更加密集（图3A-B）。髓鞘碱性蛋白（MBP）是少突胶质细胞内的一种蛋白，与髓鞘的形成有直接的联系。因此，研究进一步通过MBP的免疫荧光染色技术来探究WML的程度。

结果显示，BCAS诱导的小鼠胼胝体中MBP的免疫荧光强度有所降低，而GJ-4显著提升了MBP的荧光强度（图3C-D）。随后，研究还探讨了与髓鞘相关蛋白的表达情况，包括MBP、MOG和MAG，这些蛋白在中枢神经系统的髓鞘中大量存在。GJ-4组在BCAS诱导的小鼠中，MBP、MAG和MOG的表达均有所增强（图3E-H）。因此，该研究结果共同揭示了GJ-4能够改善BCAS小鼠模型中的WML。

图3 在BCAS模型中，GJ-4可以保护髓鞘免受损伤

GJ-4通过Keap1-Nrf2/HO-1途径减轻氧化应激

Keap1-Nrf2/HO-1通路在调节抗氧化及细胞保护反应方面发挥着至关重要的作用，是抵御由氧化应激引发的血管功能障碍的关键防御机制。大脑白质由有髓鞘神经纤维构成，这些纤维促进了大脑不同区域间的通信。氧化应激源于活性氧（ROS）的产生与细胞解毒能力之间的失衡，可能导致髓鞘和轴突受损。在诸如多发性硬化症和缺血性中风等神经退行性疾病及其他与白质损伤相关的疾病中，Keap1-Nrf2/HO-1通路会显示异常，而增强Nrf2-HO-1则能够缓解白质损伤和改善神经功能。

为探究GJ-4是否调节Keap1-Nrf2/HO-1信号传导，研究检测了相关蛋白的表达水平。白质中Keap1的表达上调，而Nrf2和HO-1的表达下调（图4A-D）。GJ-4显著降低Keap1表达，同时提升Nrf2和HO-1表达，表明GJ-4能够促进该途径的激活。此外，RT-PCR结果显示，藏红花素提升了H2O2诱导的OLN-93细胞中Nrf2 mRNA的水平（图4L）。免疫印迹分析显示，藏红花素有效诱导了Keap1-Nrf2/HO-1通路的激活（图4E-H）。在应激条件下，Nrf2与其抑制剂Keap2分离并重新定位至细胞核，启动细胞保护基因的转录。

为了深入研究藏红花素的作用机制，该研究进一步探讨了其对Keap1和Nrf2相互作用的影响，以及Nrf2在OLN-93细胞中的核内积累。结果表明，藏红花素有效地促进了Nrf2向细胞核的转移（图4I-L）。综上所述，这些发现揭示了GJ-4能够激活Keap1-Nrf2/HO-1通路，以减轻氧化损伤。

图4 GJ-4对Keap1-Nrf2/HO-1通路的影响

结论

该研究对于我们从代谢角度深入理解血管性痴呆的病理机制具有重要意义，并且让我们认识到GJ-4有潜力成为血管性痴呆治疗开发的候选药物。

参考文献：

Pang QQ, Zang CX, Li T, Zeng XC, Liu LX, Zhang D, Yao XS, Yu Y. Neuroprotective effect of GJ-4 against cognitive impairments in vascular dementia by improving white matter damage. Phytomedicine. 2024 Sep;132:155877. doi: 10.1016/j.phymed.2024.155877