中國:抗凋亡、抗氧化、抗神經纖維糾結,靈芝三萜延緩阿茲海默症的認知退化

2020年1月29日/湖南省人民醫院等/Oxidative Medicine and Cellular Longevity

文/吳亭瑤

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由湖南省人民醫院、急危重症代謝組學湖南省重點實驗室等發表在《Oxidative Medicine and Cellular Longevity》(氧化醫學與細胞壽命期刊)的研究指出,靈芝三萜可以透過抗凋亡、抗氧化、抗神經纖維糾結等機制,保護腦神經細胞,減輕阿茲海默症造成的認知障礙。

 

靈芝三萜減緩認知能力的退化

研究者先以靈芝三萜總萃取物(Ganoderma lucidum triterpenoids,簡稱GLTs)餵食已出現早期症狀的阿茲海默症小鼠,六十天後再以水迷宮試驗檢測小鼠的認知能力。

所謂的「水迷宮測驗」就是在圓形大水池裡設一個休息平台,利用小鼠天生討厭水、會努力找地方避開水的特性,計算其找到平台所需時間和游泳的距離,作為判斷小鼠認知能力的指標。如果小鼠一直(兩分鐘)找不到休息平台,研究人員即會引導小鼠到平台的位置,幫助小鼠學習。

雖然每次下水的起始點都不一樣,腦袋正常的小鼠還是可以透過日復一日的經驗快速找到休息平台。這樣的實驗一共進行九天,每天一次。把所有成績平均計算會發現,阿茲海默症小鼠(AD組)必須比正常小鼠(正常對照組)多花一倍的時間、多游四分之三的距離,才能找到休息平台,顯示大腦的認知功能明顯衰退。

然而同樣是阿茲海默症小鼠,事先有以高劑量(每天1.4 g/kg)靈芝三萜GLTs保養者,找到休息平台所需的時間和游泳的距離,幾乎和正常小鼠一樣,也和每天服用臨床常用西藥donepezil(商品名:愛憶欣)的阿茲海默症小鼠(西藥對照組)差不多(圖1~2)。

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圖1  小鼠找到休息平台所需時間

(所需時間愈少,代表認知能力愈好)

 

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圖2  小鼠找到休息平台的游泳距離

(所需距離愈少,代表認知能力愈好)

在結束上述實驗後的隔天,研究者把水池裡的休息平台移開,再把小鼠放到水裡兩分鐘。

由於有先前九天的經驗,正常小鼠因為記得平台原本所在位置,所以會花較多時間在那附近繞來繞去尋找「消失的平台」,而阿茲海默症小鼠因為腦袋不清,所以會有些迷航,游得很沒目標。

相較之下,有靈芝三萜GLTs保護的阿茲海默症小鼠,不管是低劑量(每天0.35 g/kg)或高劑量(每天1.4 g/kg)都表現得比較像正常小鼠,而且成績不輸吃西藥的病鼠(圖3~4)。

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圖3  小鼠在平台所在區域逗留的時間

(逗留時間愈長,代表認知能力愈好)

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圖4  小鼠在平台所在區域游動的占比

(占比愈高,代表認知能力愈好)

 

靈芝三萜維護神經細胞的完整性

學習記憶能力下降,是阿茲海默症患者最早出現的認知功能退化(障礙),而掌管這方面功能的神經細胞就在海馬迴。因此研究者在做完上述實驗後,就將小鼠大腦解剖做進一步的檢查。

結果發現,正常小鼠海馬迴的神經細胞排列整齊、大小一致、外形完整、細胞膜和細胞核有清楚的分界;阿茲海默症小鼠海馬迴的神經細胞則是排列零亂、大小不一、外形不整、數量銳減、結構明顯受到破壞。

可是這種狀況並沒有出現在食用靈芝三萜GLTs的阿茲海默症小鼠身上,其海馬迴神經細胞仍維持高度的完整性,也沒有出現明顯的細胞壞死現象,顯示靈芝三萜對海馬迴有保護作用(圖5)。

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圖5  小鼠海馬迴組織裡的神經細胞

 

靈芝三萜減少神經纖維糾結

於此同時,研究者還發現,有靈芝三萜保護的阿茲海默症小鼠,大腦皮質(儲存長期記憶)和海馬迴組織裡的神經纖維糾結數量,明顯比未治療的阿茲海默症小鼠少(圖6)。

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圖6  小鼠海馬迴組織裡的神經纖維糾結

神經纖維糾結是阿茲海默的主要病徵之一。不同於類澱粉蛋白沉積是發生在細胞外,神經纖維糾結則是發生在神經細胞裡,起因於「Tau蛋白」的變異。

正常情況下Tau蛋白會與細胞骨架(微管)結合,幫助細胞骨架的形成和穩定。可是阿茲海默症患者腦部的Tau蛋白會出現變異而無法與細胞骨架結合,結果就導致此蛋白聚集成團形成所謂的「神經纖維糾結」,堆積在細胞裡干擾細胞的運作,缺少Tau蛋白的細胞骨架則會逐漸扭曲變形而瓦解,進而導致細胞死亡。

神經纖維糾結的數量反映了阿茲海默症病情惡化的程度,因此靈芝三萜可以抑制神經纖維糾結的形成,應是靈芝三萜延緩阿茲海默症認知退化的重要機制之一。

 

靈芝三萜減少神經細胞凋亡

不論是β類澱粉蛋白沉積或神經纖維糾結,都會啟動細胞的自殺程式,促使神經細胞走向凋亡。當神經細胞死得愈多,功能流失得就愈多,阿茲海默症造成的認知退化也就愈嚴重。

從該研究分析各組實驗小鼠的海馬迴組織可以發現,阿茲海默症小鼠的神經細胞死亡率,是同齡正常小鼠的四倍以上;高劑量靈芝三萜雖然無法完全阻止神經細胞異常凋亡,但已能把傷害減半,而且成效足以與西藥媲美(圖7)。

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圖7  小鼠海馬迴組織的神經細胞凋亡率

研究者進一步分析發現,以靈芝三萜保養的阿茲海默症小鼠,腦神經細胞不僅有較強的抗氧化機制可以對抗β類澱粉蛋白帶來的氧化傷害,細胞的凋亡機制也比較不容易被啟動。換句話說,靈芝三萜把腦神經細胞的抗壓性變強了,讓它們比較有辦法在惡裂環境下生存和運作。

 

靈芝多醣也有作用

上述研究結果讓我們看到靈芝三萜經由食道進到胃腸道後,可以透過抗氧化、抗凋亡、抗神經纖維糾結等作用,減緩阿茲海默症的進展。

其實,靈芝多醣的效果也不遑多讓。2017年由上海同濟大學、中國科學院等共同發表在《Stem Cell Reports》的研究即證明,長時間以靈芝水萃取物或靈芝多醣保養,可使阿茲海默症小鼠腦部的β類澱粉蛋白沉積減少,助力海馬迴神經前驅細胞增生,並減緩學習記憶能力衰退的速度。(詳見:靈芝多醣減輕阿茲海默症造成的認知退化

靈芝三萜和多醣,似乎是以不同的作用在保護阿茲海默症的大腦。不知是否兩者加乘作用的效果,更能讓阿茲海默症放緩腳步?

阿茲海默症一旦發病,就很難再把它推回去了。可是如果能在有限的生命裡,把包含學習記憶能力在內的認知功能多留住一點,少流失一些,或許就有機會和阿茲海默症處得比較好也說不定。

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阿茲海默症的大腦&神經纖維糾結

(資料來源/維基百科-阿茲海默症神經纖維糾結

 

資料來源

1. Yu N, et al. Ganoderma lucidum Triterpenoids (GLTs) Reduce Neuronal Apoptosis via Inhibition of ROCK Signal Pathway in APP/PS1 Transgenic Alzheimer's Disease Mice. Oxid Med Cell Longev. 2020; 2020: 9894037.

2. Huang S, et al. Polysaccharides from Ganoderma lucidum Promote Cognitive Function and Neural Progenitor Proliferation in Mouse Model of Alzheimer's Disease. Stem Cell Reports. 2017 Jan 10;8(1):84-94. doi: 10.1016/j.stemcr.2016.12.007.

延伸閱讀

1. 〔臺大教授許瑞祥-演講精選〕失智老鼠變聰明了!靈芝逆轉阿茲海默症的科學證據

2. 〔2017研究新知〕靈芝多醣減輕阿茲海默症造成的認知退化