综述：β-谷甾醇与新一代神经保护策略在神经退行性疾病中的多靶点作用及脑肠轴机制

《The Journal of Steroid Biochemistry and Molecular Biology》：β-sitosterol and next-generation neuroprotection for multi-target strategies and the gut-brain axis in neurodegenerative diseases

　　阿扎古·马德哈万·西瓦林加姆，印度泰米尔纳德邦金奈市坦达拉姆，塞维萨基础医学科学研究所（SIBMS）、塞维萨医学与技术科学研究所（SIMATS）（塞维萨大学），自然产物与纳米生物技术研究实验室，邮编602105。摘要：阿尔茨海默病和帕金森病等神经退行性疾病是由氧化应激、神经炎症、代谢功能障碍以及信号网络失调之间的复杂相互作用所导致的。本综述旨在综合关于β-谷甾醇作为一种多靶点植物化学物质的机制证据，并阐明其作用如何与神经退行性疾病中的肠脑轴调节相联系。该综述建立了将β-谷甾醇对胆固醇稳态、神经炎症、线粒体功能、胆碱能信号传导以及微生物群与屏障完整性的影响与认知功能结果相互关联的机制框架。研究范围包括关于单独使用β-谷甾醇或与其它植物化学物质联合使用的临床前及早期转化研究，还包括纳米递送策略。越来越多的证据表明，植物化学物质有望成为能够调节这些相互关联的病理过程的多靶点治疗剂。β-谷甾醇通过调节胆固醇代谢、抑制神经炎症、恢复氧化还原平衡、维持线粒体功能以及抑制阿尔茨海默病的关键靶标如乙酰胆碱酯酶和丁酰胆碱酯酶，展现出广泛的生物学活性。β-谷甾醇的作用机制可能包括：(i)通过TLR4/NF-κB信号通路抑制小胶质细胞的活化；(ii)激活Nrf2依赖的抗氧化反应（Nrf2/HO-1）；(iii)维持线粒体功能并减少活性氧的产生；(iv)稳定膜胆固醇并调控淀粉样蛋白的形成过程；(v)抑制乙酰胆碱酯酶/丁酰胆碱酯酶以恢复胆碱能功能。此外，姜黄素、白藜芦醇、硫代葡萄糖苷和芥子酸等其他植物化学物质也具有神经保护作用，它们可通过调节Nrf2/HO-1、TLR4/NF-κB、PI3K/Akt以及自噬等通路进一步增强神经保护效果。总体而言，临床前研究表明，多种植物提取物能够显著改善认知功能、减少淀粉样蛋白负荷、恢复胆碱能功能，同时减轻神经炎症和氧化损伤。在阿尔茨海默病相关的啮齿类动物模型中，有证据表明，剂量为5–50毫克/公斤的β-谷甾醇能够提升行为测试中的记忆表现，降低神经炎症和氧化应激的标志物水平；其在肠脑轴方面的作用表现为微生物群的重组以及屏障完整性的提高，这些变化与神经免疫活性的降低相关。纳米递送系统以及功能性食品配方的进步大大提升了植物化学物质的稳定性、生物利用度以及向大脑的输送效率。目前现有的证据主要来自临床前研究；要将其应用于临床，还需要进行标准化剂量设定、药代动力学研究、血脑屏障穿透性研究，以及以微生物组和认知功能为评估指标的随机试验。综上所述，这些研究结果表明植物化学物质有望成为多靶点疾病治疗的候选物质，也为开发新一代神经治疗策略提供了可能。引言：在明胶-阿拉伯树胶体系中，将紫草油和β-谷甾醇与芥子酸共同包封，可提升其在功能性食品中的应用时的氧化稳定性及生物活性保留率。另外，一种酢浆草的甲醇提取物在阿尔茨海默病模型中显示出强大的神经保护作用，其效果优于硒元素，因为它能够降低病理标志物的水平。其作用机制涉及对Nrf2/HO?1、TLR4/NF-κB、Wnt/β-catenin以及自噬通路的调节[1]、[2]。一种地榆的乙醇水提取物在阿尔茨海默病模型中通过改善认知功能而展现出显著的神经保护作用。它能够恢复抗氧化平衡并减轻神经炎症，因此具有治疗神经退行性疾病的潜力。该提取物还能有效调节AChE、BACE1和tau蛋白等标志物，从而提升记忆功能。分子对接实验证实，该提取物中的主要活性成分与治疗靶标之间存在较强的亲和力，这为其协同发挥神经保护作用提供了依据[3]。采用乙醇进行加压液相萃取可有效提取稻糠油，提取率为24.83–27.22%，同时还能保留其中宝贵的生物活性成分。尽管提取液的酸度较为适中，但它仍具备抗氧化活性和抑制乙酰胆碱酯酶的潜力，是一种可持续的、环保的替代传统溶剂提取的方法[4]。β-谷甾醇通过调节与类固醇激素相关的通路，展现出治疗阿尔茨海默病的潜力。计算机模拟网络分析及分子对接实验预测，它与参与激素调节和神经保护的CYP19A1和ESR1等蛋白质之间存在较强的相互作用。不过这些计算结果仍处于初步阶段，还需通过实验加以验证[5]。奥氮平会通过干扰Akt/FOXO3a和TGF-β等信号通路，引发代谢和肝脏毒性。硫代葡萄糖苷和β-谷甾醇可通过恢复代谢和炎症平衡，显著减轻这些毒性作用。将这两种物质联合使用，可有效预防该药物带来的肥胖和肝脏损伤[6]。植物甾醇通过调节胆固醇代谢以及通过肠脑信号通路抑制神经炎症，从而对阿尔茨海默病产生调节作用。临床前研究表明，它们能够减少淀粉样β蛋白的负荷并改善认知功能。先进的递送系统以及基于微生物组的给药策略，可通过提高生物利用度、优化治疗效果以及实现个性化干预，进一步提升其治疗潜力[7]。β-谷甾醇通过调节氧化还原平衡和线粒体功能，能够抵抗7-酮胆固醇引发的细胞毒性。系统药理学研究确定了介导其多靶点保护作用的关键基因，这表明β-谷甾醇有望用于治疗动脉粥样硬化和阿尔茨海默病等相关疾病[8]。神经退行性疾病的特点是神经元逐渐丧失以及神经递质信号传导紊乱，而肠脑轴则对这一过程起着重要的调控作用。某些药用植物可通过调节肠道微生物群、减轻炎症以及影响GABA能、5-羟色胺能和多巴胺能通路，从而发挥神经保护作用。虽然在阿尔茨海默病和帕金森病的临床前模型中已取得了令人鼓舞的结果，但仍然需要开展临床研究来验证其治疗效果[9]。β-谷甾醇能够强烈抑制阿尔茨海默病的靶标AChE和BChE，模拟实验已证实它能与这些靶标形成稳定的复合物。此外，它还具有强大的抗利什曼病活性，可通过诱导DNA损伤和细胞凋亡发挥作用，因此在治疗神经退行性疾病和寄生虫疾病方面具有多重应用潜力[10]、[11]。姜黄素和白藜芦醇等膳食化合物具有神经保护和抗炎作用，能够减少阿尔茨海默病中的淀粉样蛋白负荷。它们的作用机制在于调节氧化应激以及肠脑相互作用。将这些植物化学物质与常规疗法相结合，有望成为延缓疾病进展的有效策略[12]。BSSG大鼠模型在出现运动症状之前，就已表现出大脑功能的早期改变，如脑部连接性下降以及脑容量增加。该模型还显示出脑部特定区域的多巴胺能神经元逐渐丧失以及星形胶质细胞功能紊乱，这些特征表明BSSG是一种利用MRI生物标志物检测阿尔茨海默病早期变化的敏感模型[13]。植物中的活性成分可通过减少淀粉样β蛋白、抑制神经炎症以及清除自由基，来保护大脑免受阿尔茨海默病的侵害。这些作用针对的是突触丢失和认知能力下降等核心病理过程。包括纳米递送系统在内的先进策略，为提升治疗效果提供了新的方向[14]。生物蛋白可通过调节炎症和分子通路，将口腔健康与神经退行性疾病联系起来。有证据表明，口腔疾病尤其是牙周病以及微生物群失衡与神经炎症和认知能力下降密切相关。唾液生物标志物以及基于蛋白质的疗法在疾病的早期诊断和新疗法开发方面展现出巨大潜力，但仍需进一步的临床验证[15]。桑树中的β-谷甾醇和鲁佩醇能够强力抑制促进肿瘤发生的EB病毒活化，且不会带来明显的细胞毒性。这两种物质还能防止蛋白质变性，其中β-谷甾醇的效果更为显著。分子对接实验证实了它们对PI3K的抑制潜力，这为它们作为抗癌药物的应用提供了依据[16]。某种龙胆属植物的提取物可通过减少阿尔茨海默病模型中的氧化应激，从而改善认知功能并恢复胆碱能功能。这些作用是通过抑制AD相关的靶标如GSK?3β、COX?2和TNF-α来实现的。计算机模拟分析证实，该植物中的活性成分与这些靶标具有较高的结合亲和力，这为其治疗潜力提供了支持[17]。β-谷甾醇可通过减少氧化应激、恢复胆碱能功能以及抑制阿尔茨海默病的相关介质，来预防认知功能障碍。它在计算机模拟中与阿尔茨海默病的主要生物标志物具有很强的结合能力，这表明它有望成为治疗铝离子引发的神经退行性疾病的候选药物[18]。某种木本植物具有通过抑制胆碱酯酶以及逆转记忆障碍来治疗阿尔茨海默病的潜力。而帕金森病则是一种复杂的神经退行性疾病，其病因不仅限于多巴胺神经元丢失，因此需要更先进的实验模型。BSSG大鼠模型为研究帕金森病的病情进展以及评估具有神经保护作用的治疗方案提供了可靠的依据[19]、[20]。膳食中的脂肪酸可通过调节大脑功能以及肠脑轴，影响神经退行性疾病的发展。欧米伽-3脂肪酸以及某些植物来源的脂质（如芥花油和油酸）具有抗炎和神经保护作用。保持欧米伽-3、欧米伽-6和欧米伽-9脂肪酸的均衡摄入非常重要，但还需要进一步的研究来确定明确的饮食建议[21]。β-谷甾醇可通过增强抗氧化防御能力以及减轻神经炎症，改善糖尿病引发的认知功能障碍。在糖尿病小鼠中，其行为功能的恢复与代谢状况的正常化以及炎症标志物的减少相一致。这些研究结果表明，β-谷甾醇有望成为缓解糖尿病相关认知功能下降的有效药物[22]。β-谷甾醇的细胞毒性比β-谷甾醇更强，它可以通过诱导HepG2细胞中的细胞周期停滞以及破坏微管来发挥作用。这种活性与氧化应激无关，而是与有丝分裂抑制有关。虽然这一特性具有潜在的治疗价值，但也可能带来一些不良效应，需谨慎评估[23]。草药可通过减少氧化应激和细胞凋亡，来增强阿尔茨海默病模型中的记忆功能并发挥神经保护作用。它们的治疗效应是通过抑制炎症介质及信号通路来实现的。这类草药配方有望成为阿尔茨海默病管理的有效辅助手段[24]。藻类来源的生物活性化合物可针对阿尔茨海默病中的氧化应激和神经炎症等病理过程。微藻和大型藻类是开发具有神经保护作用的产品的良好天然来源。将藻类疗法与生物技术相结合，可为阿尔茨海默病的治疗提供一种新的、跨学科的解决方案[25]。目前用于治疗心理疾病和神经退行性疾病的药物往往忽视了肠道微生物群在认知功能中的作用，而且可能会带来代谢方面的副作用。后生元，即不可存活的微生物或其组成部分，已被证明对抑郁症、焦虑症、阿尔茨海默病和帕金森病具有治疗潜力。不过，仍需开展更大规模、更严格的临床试验，以确认其疗效，并将其纳入标准的神经系统疾病治疗方案中[26]。β-谷甾醇可通过将淀粉样前体蛋白重新定位到神经元膜内，使其走向非淀粉样蛋白生成途径，这一过程不会改变膜流动性。随着膳食中的β-谷甾醇在脑细胞中逐渐积累，它或许能为预防阿尔茨海默病提供有效策略[27]。综合分析表明，某种中药方剂可通过调节p53/PI3K/Akt信号通路来对抗阿尔茨海默病。该方剂中的主要成分，包括β-谷甾醇，能与阿尔茨海默病的关键靶标形成稳定且强的结合，这为基于该方剂开发新的治疗药物提供了理论基础[28]。某种薯类植物的根茎以及洋地黄皂苷可通过AKT1–caspase?3通路抑制神经元凋亡，从而预防阿尔茨海默病。另外，β-谷甾醇可通过与多种蛋白质形成强结合，来靶向类固醇激素信号通路。这两种物质均为治疗该疾病的极具潜力的多靶点候选药物[29]、[30]。某种肉苁蓉通过调节循环中的炎症细胞因子，在帕金森病治疗中展现出潜在疗效。通过对活性成分的孟德尔随机化分析发现，包括β-谷甾醇、槲皮素和某种内酯在内的成分，与参与IL-17信号通路的炎症靶标具有很强的结合亲和力（见图1）。体内实验验证表明，这类成分能够改善运动功能、保护多巴胺能神经元、减少α-突触核蛋白的聚集，并调节炎症标志物水平[31]。本综述综合了目前关于β-谷甾醇作为一种多靶点植物化学物质在神经退行性疾病，尤其是阿尔茨海默病和帕金森病治疗中的机制研究证据。它探讨了氧化应激、神经炎症、线粒体功能障碍、胆固醇代谢紊乱以及肠脑轴功能改变在疾病发展过程中的相互关联作用。综述强调了β-谷甾醇能够调节与认知功能下降相关的神经炎症、抗氧化、胆碱能及代谢通路，尤其着重分析了它与肠道微生物群、肠道屏障完整性以及神经免疫信号之间的相互作用。研究范围涵盖了单独使用β-谷甾醇或与其它植物化学物质联合使用的临床前及早期转化研究。此外，本文还讨论了用于提高生物利用度和脑部靶向能力的新兴纳米递送技术以及功能性食品应用。总体而言，现有证据表明β-谷甾醇是具有多靶点神经保护作用且有望用于未来疾病治疗的优秀候选物质。片段内容：β-谷甾醇及某些植物化学物质在阿尔茨海默病和帕金森病模型中的神经保护作用。辣木中含有具有抗阿尔茨海默病和帕金森病潜力的生物活性代谢物。计算机模拟分析显示，生育酚等化合物能够与APP、PARP1和LRRK2等靶标形成稳定结合。这些计算结果颇具前景，但还需通过实验加以验证[32]。辣木叶中的生物碱提取物能够减轻百草枯引发的神经毒性以及果蝇出现的类似帕金森病的症状。辣木和狭叶辣木均能提高生存率并增强抗氧化能力。为阐明植物化学物质发挥神经保护作用的分子机制。多聚醇在心肌梗死后的大鼠模型中显著改善了认知功能，它通过调节miRNA?1及其相关通路，减少了神经元损伤。心脏与大脑之间的相互作用在神经退行性疾病中的作用以及以miRNA为靶点的疗法的潜力，使得多聚醇成为治疗心脏疾病相关认知障碍的优质神经保护剂[61]。芝麻酚、虾青素与体育锻炼相结合，可显著改善……以β-谷甾醇为核心的复杂疾病调控网络药理学。某种黄花龙胆的乙醇提取物可通过调节与2型糖尿病相关的PI3K/Akt和MAPK等蛋白质及信号通路，展现出显著的抗糖尿病活性。该提取物中的生物活性成分能够调节葡萄糖代谢、减轻炎症并保护脏器功能[84]。在阿尔茨海默病小鼠模型中，初级血管系统会出现明显的结构及免疫功能异常。该模型中肥大细胞的数量和脱颗粒现象增多，同时还存在纳米级的肠脑轴调节现象以及相应的神经保护治疗策略。亨廷顿病越来越被认为是一种受肠道微生物群变化影响的多元系统疾病。患者及模型中的微生物群失衡会导致微生物多样性以及短链脂肪酸、胆汁酸和色氨酸代谢物等代谢谱的变化，而这些变化又可能影响神经炎症和神经退行性变过程。将针对中枢神经系统的疗法与针对微生物群相关机制的干预措施相结合，或许能为神经退行性疾病的调控带来希望。在阿尔茨海默病和帕金森病中，肠道-大脑轴起着重要作用。阿尔茨海默病的发生是遗传因素、衰老以及分子功能障碍之间复杂相互作用的结果。微小RNA和异常的细胞通路会影响疾病的进展。越来越多的证据表明，肠道微生物群是重要的调节因子，有望成为早期的生物标志物[162]。番茄红素可通过恢复肠道-大脑轴的平衡并增强肠道屏障功能来抵御神经毒性。它还能调节包括NOD样受体在内的炎症通路。

未来前景方面，β-谷甾醇及其相关活性成分被视为对抗神经退行性疾病的强大多靶点物质。它们能够同时调节氧化应激、神经炎症、线粒体功能障碍、蛋白质聚集以及肠道-大脑之间的通讯。未来的研究应优先开展大规模临床试验，以验证其在人体中的有效性并确定最佳剂量。鉴于肠道-大脑轴的关键作用，以微生物组为指导的干预措施，如个性化营养方案等，具有很大的应用潜力。

尽管研究结果令人鼓舞，但目前关于β-谷甾醇在神经退行性疾病中的作用主要来自体外实验和动物模型研究，人类相关数据较少，这限制了其直接应用于临床。此外，不同实验模型、给药方案、制剂形式以及评估指标的差异，也使得跨研究比较变得复杂。β-谷甾醇如何调节肠道-大脑轴的机制仍不完全清楚，还需要更多可靠的人体试验来评估其安全性及药代动力学特性。

现有证据表明，植物化学物质，尤其是β-谷甾醇及其结构相似的化合物，在多种神经退行性疾病模型中都具有广泛的神经保护作用。这些化合物通过多靶点机制发挥作用，可调节氧化应激、神经炎症、线粒体功能、蛋白质聚集、胆碱能信号传导以及代谢平衡。β-谷甾醇还能调节PI3K/Akt、NF-κB、Nrf2/HO?1、TLR4等信号通路。

伦理审批：无需审批。
资金支持：无需资助。
作者贡献说明：Azhagu Madhavan Sivalingam：写作——审稿与编辑，写作——初稿撰写，可视化处理，验证工作，项目监督，软件使用，资源协调，项目管理，方法设计，研究实施，资金筹集，数据分析，数据整理，概念构思。

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利益冲突声明：作者声明不存在任何可能影响本文研究成果的财务利益或个人关系。

致谢：通讯作者Azhagu Madhavan Sivalingam助理教授感谢各位合作者在撰写本文过程中的共同努力。本研究得到了印度泰米尔纳德邦钦奈市坦达拉姆的Saveetha大学Saveetha医学与技术科学研究所（SIMATS）社区医学系天然产物与纳米生物技术研究实验室的支持。

临床试验编号：无需填写。
发表同意书：无需提供。