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Vol. 30 No.4
Dec. 31 2014
中華民國一○三年十二月三十一日出版

銀杏與 Parkinson's Disease 研究


林口長庚紀念醫院中藥科藥師 柯威宇、邱名榕、童承福

摘要

近年來西藥對於 Parkinson's disease (PD) 治療上產生了一些瓶頸,因此,研究及尋找更好的藥物是有其必要性最近幾年來,越來越多文獻證實,中草藥對於 PD 病人治療上,可以獲得一定的效果。本文將討論銀杏葉,應用於 PD 具有很好的神經保護作用及神經回復作用 (neurorecovery),對於長期使用 L-DOPA 的病人可有效地減少 ROS 生成減少 PD 神經退化的情況,以改善現今治療不足之處。

關鍵字: 銀杏、白果、Parkinson's disease、ROS、oxidative stress、dopamine

壹、緒論

Parkinson's disease (PD) 是一種神經退化性疾病,會造成運動上的障礙,臨床症狀:震顫、肌肉僵直、運動遲緩、運動不能和步態異常等特徵。約有2% 60歲以上的老人受此疾病困擾,病理上位於大腦基底核的黑質 (substantia nigra) 的 dopamine (DA) neurons 逐漸退化,以至於造成運動障礙等問題,其詳細原因仍不明,但目前越來越多文獻表明,氧化壓力 (oxidative stress) 在神經變性及發病機制中的關鍵作用,因此氧化壓力在 PD 發病機制中的作用越來越受到關注。

目前治療 PD 的藥物多使用多巴胺的前驅物:L-3,4-dihydroxyphenylalanine (L-DOPA) 但其嚴重的副作用是會產生自由基,再一次造成神經傷害。因此研發或找出更適合治療 PD 的藥物是必要的,而銀杏在這一方面是個很好的選擇,銀杏葉萃取物 (EGb 761) 有兩個主藥成分:flavonoids (24%) 和 terpenoids (6%)1。相關研究證實具有效抗發炎、抗氧化及抑制細胞凋亡等特性,對於 PD 病人來說是一種很好的神經細胞保護劑。

貳、銀杏簡介

一、銀杏基源與成分

銀杏 (Ginkgo biloba L) 為銀杏科 (Ginkgoaceae) 又名白果樹,是一種活化石,因樹葉形狀似鴨的腳掌又被稱為鴨腳。此外,因成熟果實閃著螢光,因而被通稱為銀杏,意思是銀色的杏子。目前臨床上使用的兩個藥用部位為銀杏果及銀杏葉 (圖一)。

 

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圖一 銀杏葉 (左) 與銀杏果 (右)

 

銀杏果又稱白果:中藥志記載:「斂肺氣,平喘咳,止帶濁」,本草綱目記載:「銀杏性平味甘苦澀,有小毒入肺,有益肺氣、止帶濁、縮小便、通經、殺蟲等功效」,中醫常以白果用於治療哮喘、慢性氣管及支氣管炎等症狀。於食療草本中記載,銀杏葉可用心悸怔忡,肺虛咳喘等病症。

針對銀杏葉的部分,目前臨床應用於改善血液循環、耳蝸機能喪失及腦血管方面等疾病。銀杏葉國際標準萃取物是由德國藥廠 Schwabe Pharma 從銀杏葉經標準化製備 Ginkgo biloba extract 761 (EGb761),主要成分:黃酮類 (flavonoids) 約24%和類 (terpenoids) 約6%及有機酸 (organic acids) 約5-10%1,分類如下:

(ㄧ)黃酮類

Quercetin、kaempferol 及 isorhamnetin,此三種成分具有抗氧化、清除自由基、酶抑制劑、陽離子螯合劑、抗過敏及抗發炎等功效 (圖二)。

 

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圖二 黃酮類

 

(二)

類是銀杏苦味來源,包含 ginkgolides 及 bilobalides (圖三),具有拮抗 platelet-activating factor (PAF) 的作用,其中 ginkgolides 依結構不同區分為 ginkgolides A 及 ginkgolides B。

(三)有機酸

Vanillic acid、p-hydroxybenzoic acid、protocatechuic acid、acetic acid, shikimic acid, 6-hydroxykynurenic acid, kynurenic acid 及銀杏酸 (ginkgolic acids)…等,而銀杏萃取時需注意 ginkgolic acids 的含量,因 ginkgolic acids 具有細胞傷害毒性及免疫傷害性,其含量須小於5 ppm1 (圖三)。

 

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圖三 類及銀杏酸

 

二、EGb 761藥理作用機轉

(一)抗發炎作用

發炎反應與眾多的神經性退化疾病有所關聯,platelet-activating factor (PAF) 本身在發炎反應裡扮演了調節因子,銀杏中的 ginkgolide 及 flavonoid 可抑制 PAF,尤其以 ginkgolide B 之功效最為顯著。此外發現利用脂多醣 (lipopolysaccharide) 去刺激小鼠微小膠質細胞 (microglia),ginkgolide B及A也可抑制微小膠質細胞釋放腫瘤壞死因子-α(TNF-α) 及 interleukin-1產生1

(二)抗氧化作用

氧化壓 (oxidative stress) 的成因為自由基過度產生造成體內抗氧化防禦機轉之間的不平衡,進而導致氧化壓力,而銀杏中的 flavonoids 可有效清除活性氧化物質 (reactive oxygen species;ROS),以避免過多自由基所產生的氧化壓力。銀杏亦可增加抗氧化酶 superoxide dismutase (SOD)、catalase 及 GSH-Px 之活性以及抑制 MAO-B 轉化酶之作用,進而降低 ROS 的生成。

(三)抗細胞凋亡

銀杏具有穩定粒線體細胞膜的功用,以減少 cytochrome-c 釋放,從而抑制了下游一連串 caspase 之反應,來達到抗凋亡之作用。此外銀杏亦可增加抗凋亡轉錄因子 Bcl-2類蛋白 (Bcl-2–like protein) 進行轉錄、抑制及減少促進凋亡因子 Bax、caspase-7及 caspase-8之轉錄作用;銀杏更可使促進凋亡蛋白 c-Jun N-terminal kinase 失去活性1,進而抑制其下游 c-Jun 的作用,達到阻止一系列凋亡反應的產生。

參、PD 與氧化壓力相關性

PD 病人主要在於黑質紋緻密部 (substantia nigra pars compacta、SNc) 中的多巴胺神經原產生退化而導致 DA 的量變少,發病的病理機制可能與氧化壓力、興奮性毒素、粒線體功能缺陷、環境與遺傳因素有關,近年來越來越多證據顯示 PD 的病因與氧化壓力有關。

氧化壓力的發生主要是因為 ROS 與抗氧化機制產生了不平衡 (圖四)。

 

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圖四 抗氧化防禦機制與 ROS

 

人體在正常情況下,身體存在 ROS 的產生與抗氧化機制的清除,但當 ROS 過量產生時,超出了抗氧化機制所能清除的水平時便產生了氧化壓。而 ROS 成員中,以 OH 具有較高的生物反應性 (biological reactivity),是 ROS 中最具細胞毒性物質。

人體氧化代謝最活躍的地方在於腦,與其他組織相比,更容易受到自由基攻擊2且腦的神經元 (neurons) 本身抗氧化能力低,被視為高度易被氧化之細胞,因此容易暴露於過量的 ROS 中,便造成神經傷害。

大腦裡含有豐富的多不飽和脂肪酸 (polyunsaturated fatty acids),而這些不飽和脂肪酸 (LH) 易感受到自由基的作用而產生脂質氧化 (LP、lipid peroxidation),在幾個研究發現,PD 病人的黑質區不飽和脂肪酸濃度明顯降低,且一些氧化損傷標誌物明顯增加,包括過氧化物丙二醛 (MDA)、過氧化氫,以及在腦 SNpc DA 神經元也發現了4-烴化合物的含量增加,它能夠改變蛋白質結構並增加細胞毒性2。此外也發現在 PD 病人身上 SNpc 內鐵離子明顯高於一般水平,而過量之鐵會增加 Fenton reaction 反應2,皆證明 PD 的產生與氧化壓力有密切關聯性。

PD 治療常使用 L-3,4-dihydroxyphenylalanine
,其在體內會經由 DOPA decarboxylase (DDC) 代謝成 DA 相似物,具備與 DA 相同作用,以補足 DA 不足的情況,然而 L-3,4-dihydroxyphenylalanine 也可能造成黑質多巴胺能神經元退化,因 DA 代謝過程中會藉由 MAO-B 代謝成 DOPAC,並產生具有傷害神經物質物過氧化氫 (圖五)1,因而造成神經毒性,是 PD 病人劑量上須不斷增加的原因。有鑑於此,使用 L-3,4-dihydroxyphenylalanine 治療 PD 時會併用 MAO-B 抑制劑,如 L-deprenyl (selegiline),不但可減少 DA 被代謝外,進而減少過氧化氫的產生,但此類藥品會經由肝臟代謝成 amphetamine 及 met-amphetamine,產生噁心、嘔吐、視覺幻覺等較不好之副作用1,因此尋找適合的藥物是必要的,而具備抗氧化及神經保護作用的銀杏在這一方面是一個很好的選擇

 

 

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圖五 DA 的合成與代謝

 

肆、銀杏對於 PD 之應用及其作用機轉

一、預防

MPTP (1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine) 投予老鼠後,會藉由體內 MAO-B 代謝成 MPP+ (1-methyl-4-phenylpyridinium),且 MPP+ 會經由 DA transporter 進入 DA neurons 內,並聚集於粒線體上的 complex I,導致能量耗竭並且造成大量的自由基生成,進而誘發 LP 的產生,最終使紋狀體內的 DA neurons 受到嚴重的損傷,以此模擬 PD DA neurons 退化的情形 (圖六)1

 

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圖六 MPTP 與 EGb761作用機制

 

然而事先給予 EGb761可以改善 DA neurons 受損情形 (表一)3,腹腔注射大鼠 EGb761連續19天,第20天在大腦黑質部注射 MPTP,分成四組:第1組人工腦脊液 (ACSF) + normal saline (NS)、第2組 MPTP + NS、第3組 MPTP + EGb761 (50 mg/kg)、第4組 MPTP + EGb761 (100 mg/kg),實驗結果發現給予 EGb761的3、4組與只給予 MPTP 的第2組比較,旋轉次數 (旋轉程度用來反應黑質 DA 神經元受損程度) 及持續時間均有減少情況;再來對於 MDA (用來標記不飽和脂肪酸氧化程度)、SOD 及 DA 比較發現,MPTP 會降低 SOD 及 DA 的量而 MDA 卻有明顯增加,事先給予 EGb761組別均呈現 SOD 及 DA 量增加而 MDA 減少的情況,此外 EGb761也呈現 dose-dependent,隨劑量的增加改善的情況也就越明顯,此結果得知 EGB761具有預防 PD 產生的作用。

 

表一 EGb761對於 MPTP 誘導 PD 在黑質裡 MDA,SOD 及 DA 濃度之影響

Group

Treatment

MDA/ μmol·g-1 wet tissue

SOD/ μmol·g-1 wet tissue

DA/ μmol·g-1 wet tissue

I

ACSF + NS

8.8 ± 0.7

39650 ± 1934

10.0 ± 0.4

II

MPTP + NS

17.9 ± 1.9e

9230 ± 713e

1.91 ± 0.11e

III

MPTP + EGb (50 mg/kg)

16.1 ± 1.0t

10020 ± 742t

2.02 ± 0.08t

IV

MPTP + EGb (100 mg/kg)

13.1 + 1.5f

15630 ± 2304f

3.5 ± 0.4f

 

二、治療

實驗中給予6-OHDA (6-hydroxy dopamine) 誘導 PD 後發現,治療組方面,於誘導 PD 後30 min 鐘內腹腔注射 EGb761,EGb761低量組20 mg/kg,EGb761高量組40 mg/kg 連續治療14天,結果顯示 PD 組黑質緻密部 (SNc) 及附側被蓋區 (VTA) 酪胺酸氫化酶 (TH) 陽性細胞數明顯變少 (TH 為 DA 神經元的特有酶,染色陽性標誌細胞存活,其 TH 陽性細胞神經元數可直接反應 DA 含量),與對照組相比有顯著差異性。治療組方面給予 EGB761治療後14天,發現 SNc 及 VTA 區之 TH 陽性細胞數量明顯增加,且隨劑量增加 TH 陽性細胞數也隨著增加,此實驗也顯示了 EGb761對於 PD 具有治療之效果 (表二)4

 

表二 EGb761治療後 SNc 及 VTA 之 TH 比較

組別

例數

SNc 區 (%)

VTA 區 (%)

對照組

6

95.5 ± 1.0

97.3 ± 19.6

PD 組

6

40.1 ± 1.1

50.9 ± 7.9

EGB 低劑量組

6

53.2 ± 6.6

58.5 ± 12.3

EGB 高劑量組

6

78.1 + 11.2

72.9 ± 21.2

 

三、銀杏對於 PD 的作用機轉

(一)抑制單胺氧化酶 B

EGb761能有效抑制 MAO-B 的作用,可減緩 DA 代謝,進而減少 DA 被MAO-B 代謝時所產生的 H2O2,可以降低 H2O2造成的氧化傷害;因此 EGb761可以預防 PD 產生,亦具有減緩病情之功效。

(二)螯和鐵離子

許多實驗證實 PD 病人 SNpc 鐵離子濃度明顯高於一般水平,過量鐵離子會促進 Fenton reaction 的產生,生成 OH 造成細胞受損;而 EGb761中的 flavonoids 具有螯合鐵離子之功效,因此給予 EGb761可減少 Fenton reaction 產生進而減少 ROS 生成。

(三)增加抗氧化酶活性

在一些 PD 病人裡發現黑質區抗氧化酶均低於一般水平,然而給予 EGb761後,可使紋狀體中 DA 升高,透過激活或促進 SOD 基因表達,以及提高 GSH-Px、catalase 活性,進一步降低 LP 的產生,提高了組織抗氧化力1,5

(四)抑制血小板活化因子 (PAF)

一些發炎反應可能誘導 PD 發生,因發炎過程中可能導致大量 ROS 產生,進而造成神經元損傷,而 PAF 本身具有調節細胞內發炎反應,一些文獻顯示,於側腦室 (intracerebroventricular) 注射 ginkgolide B 可有效降低 PAF 誘導所產生的 leukotriene、eicosanoid 及 thromboxane1,防止造成一連串發炎反應,進而降低 ROS 所造成的神經毒性。

(五)抑制細胞凋亡

由表三研究觀察顯示 EGb761對 MPP+ 誘導 PC12細胞凋亡有抑制作用,發現分別給予 EGb761 25 mg/L、50 mg/L 與100 mg/L 之後再給予 MPTP 經過6H、12H、24H,第三組無顯之差異性,但隨劑量增加,第四及第五組則顯著降低細胞凋亡率,因而 EGb761對於 MPP+誘導 PC12細胞凋亡具有 dose-dependent。這些機轉與抗氧化或藉由增加抗凋亡轉錄因子 Bcl-2類蛋白 (Bcl-2–like protein) 及抑制促進凋亡轉錄因子 Bax 等因素所產生的結果 (表三)3

 

表三 EGb761對於 MPP+ 誘導 PC12細胞凋亡速率的影響

 

 

Apoptosis rate

Group

Treatment

6h

12h

24h

I

DMEM/F12

0.50 ± 0.03

1.00 ± 0.04

2.50 + 0.02

II

MPP+

7.50 ± 0.13e

26 + 5e

42 ± 10e

III

MPP+EGb

(25 mg/L)

6.78 ± 0.09

25 ± 7

40 ± 7

IV

MPP+EGb

(50 mg/L)

5.00 ± 0.07t

22 ± 4t

38 ± 6t

V

MPP+EGb

(100 mg/L)

2.22 ± 0.36f

7.2 ± 1.0f

15 ± 4f

 

 

(六)聯合 DA 藥物治療

臨床上常用於治療 PD 病人之首選藥品 L-DOPA,常隨著 PD 病情的緩慢進展,其劑量也逐漸增加,大概約有20%-50%的患者產生了不良反應如:療效減退、晨間僵硬、動作困難等症狀5。因在使用過程中 L-DOPA 可能發生自身氧化或由酶代謝,進而產生 ROS 而誘發神經毒性,在一些文獻裡,藉由6-OHDA 去誘發小鼠產生 PD,之後給予 L-DOPA 及 EGb761治療,發現給予合併療法 (L-DOPA + EGb761) 組細胞凋亡數及運動活動 (locomotor activity) 損傷的情況比單獨使用 L-DOPA 組情況來的好1,5,因此 EGb761對於 PD 病人,除了在病情上可獲得控制之外,更可進一步降低 L-DOPA 所產生之神經毒性。

伍、結論

中草藥療法是未來新的趨勢,藉由 EGb併用 DA 藥物達到了較佳的治療效果,互補其優勢,整合西藥與中草藥應用在臨床治療是一項值得大家研究的方向。另外其它的一些中草藥如:黨參有研究表明,可以有效改善帕金森患者震顫,麻痺等臨床症狀,提高大腦反應力和智力水平;丹參內含有丹參酮,可抑制帕金森患者鈣離子內流至腦部細胞所產生的過度興奮,進而調節腦組織系統的神經穩定性等6,其它中藥,都值得我們再投入更多臨床試驗,以達到以患者為中心的目標,尋找對患者最有利的醫療方法。

 

 

Research of Ginkgo and Parkinson's Disease

Wei-Yu Ko, Ming-Jung Chiu, Cheng-Fu Tung
Department of Chinese Medicine Pharmacy, Linkou Chang Gung Memorial Hospital

Abstract

In recent years, western medicine for treatment of Parkinson's disease (PD) have some bottlenecks. So research and find a better drug is indeed a need. Recently, more and more literature confirmed that herbal treatment for PD patients can obtain a certain effect. This article will discuss the leaves of Ginkgo biloba for PD has good effect on neuroprotection and neurorecovery. Therefore, long-term use of L-DOPA effectively reduces ROS generation and reduces the incidence of PD neurodegeneration.

We conclude that Ginkgo biloba is safe and effective for treating PD.

 

參考資料:

1. Patricia R, Pedro M, Carolina R, et al: Effect of a phytopharmaceutical medicine, Ginko biloba extract 761, in an animal model of Parkinson's disease: Therapeutic perspectives. Nutrition, 2012, 28: 1081-1088.

2. 劉俊、楊新玲:帕金森病氧化應激發病機制研究新進展。新疆醫科大學學報2013, 36(3): 292-294.

3. Yang Su-Fen, Yang Zheng-Qinz., Wu Qin,et al: Protective effect and mechanism of Ginkgo biloba leaf extracts for Parkinson disease induced by 1-methyl-4-phenyl-1, 2, 3, 6-tetra-hydropyridine1. Acta Pharmacologica Sin 2001, 12(22): 1089-1093

4. 馮建軍,李雅麗,侯辰,等:銀杏提取物對帕金森病模型大鼠多巴胺神經元的保護作用。西安交通大學學報 (醫學版) 2011, 11:783-786.

5. 希淑方,陳建中:銀杏葉提取物防治帕金森病的研究進展。遼寧中醫雜誌2005, 32(9): 980-981.

6. 呂錫亮:中藥治療帕金森病方法及其藥理作用研究;亞太傳統醫藥2013, 9(7): 62-63.