中藥抗谷氨酸神經(jīng)毒性的機(jī)制研究進(jìn)展

李 娜 (淄博職業(yè)學(xué)院，山東 淄博 255314)

谷氨酸是大腦皮層和海馬等部位主要的內(nèi)源性興奮性神經(jīng)遞質(zhì)。據(jù)估計(jì)約50%的谷氨酸調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的突觸傳遞，它幾乎可以調(diào)節(jié)正常腦內(nèi)所有的功能，包括學(xué)習(xí)、記憶、運(yùn)動、認(rèn)知和發(fā)育。如果提高濃度，谷氨酸作為一種神經(jīng)毒素可以誘導(dǎo)嚴(yán)重的神經(jīng)元損傷。因此，谷氨酸被認(rèn)為是“雙刃劍”，可以完成從神經(jīng)遞質(zhì)到神經(jīng)毒素的轉(zhuǎn)移。目前越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，非正常谷氨酸在許多神經(jīng)和精神疾病〔包括腦缺血、癲癇、阿爾茨海默病(AD)、亨廷頓病、精神分裂癥、皮克病等〕的病因?qū)W和病理生理學(xué)過程中發(fā)揮了重要的傳遞作用〔1，2〕。目前研究發(fā)現(xiàn)許多中藥可通過多層次、多靶點(diǎn)拮抗谷氨酸的神經(jīng)毒性來發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。

1 抑制谷氨酸的釋放，減少谷氨酸的含量

正常生理?xiàng)l件下，游離Glu絕大部分在細(xì)胞內(nèi)，細(xì)胞間液中Glu維持在1 μmol/L，不會引起毒性作用。但在病理情況下，由于各種原因(缺血、缺氧、外傷、衰老等)引起細(xì)胞能量耗竭，ATP生成下降，通透性改變，神經(jīng)細(xì)胞攝取Glu功能下降或受損，使細(xì)胞外Glu含量顯著增高，過度激活其受體，從而產(chǎn)生毒性作用。張文彬等〔3〕通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)中藥天年飲可明顯降低衰老大鼠皮質(zhì)、海馬和下丘腦Glu、天冬氨酸(Asp)的含量，說明天年飲可抑制衰老時(shí)興奮性氨基酸的異常釋放，從而改善神經(jīng)元的功能。王小亞等〔4〕采用液壓顱腦損傷儀制備中重度創(chuàng)傷型顱腦損傷(TBI)大鼠模型，其腦組織內(nèi)鈣離子(Ca2+)、Glu含量均顯著高于空白組，而經(jīng)尾靜脈注射天麻素后，模型大鼠腦組織內(nèi)Glu及Ca2+含量顯著降低，說明天麻素可能通過調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)外Ca2+及興奮性氨基酸等神經(jīng)遞質(zhì)的平衡而起到腦保護(hù)作用。經(jīng)腹腔注射黃芪注射液后可有效降低實(shí)驗(yàn)性顱腦損傷后大鼠腦組織內(nèi)Glu及Ca2+的含量，抑制鎂離子(Mg2+)減少，改善腦微循環(huán)，從而起到腦保護(hù)作用〔5〕。目前許多實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)缺血再灌注后模型大鼠腦組織Glu含量明顯升高，而黃芩素甙、芎芪合劑均能降低腦缺血再灌注損傷模型大鼠缺血側(cè)腦組織中 Glu 的含量〔6，7〕。Luo 等〔8〕發(fā)現(xiàn)?；撬峥梢种蒲跆侨笔б鸬纳窠?jīng)元〔Ca2+〕i和胞外Glu濃度的異常升高，減輕氧糖缺失引起的大鼠皮質(zhì)神經(jīng)元損傷，其機(jī)制可能與其抑制胞內(nèi)鈣超載和抑制谷氨酸釋放或漏出有關(guān)。

2 調(diào)節(jié)谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體的表達(dá)及功能

在正常生理狀態(tài)下，細(xì)胞外液中谷氨酸的濃度是靠正常的谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體攝取功能來維持的。當(dāng)谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體失表達(dá)、停止轉(zhuǎn)運(yùn)或反向釋放谷氨酸時(shí)，引起突觸間隙或胞外谷氨酸大量蓄積從而導(dǎo)致神經(jīng)毒性反應(yīng)。以谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體為藥物作用靶點(diǎn)開發(fā)中藥新藥則是一種全新的視角。賀運(yùn)河等〔9〕通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)缺血再灌注后模型大鼠腦組織Glu含量明顯升高，而皮層、海馬及紋狀體谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體的功能則降低，腦泰方可提高腦缺血再灌注損傷時(shí)腦組織的谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體功能來增加對Glu的攝取量，進(jìn)而降低神經(jīng)元突觸間隙中過多堆積的Glu，以減輕其興奮性神經(jīng)毒性作用。谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體EAAT3在腦缺血狀態(tài)下起逆向轉(zhuǎn)運(yùn)作用，可促使谷氨酸從胞內(nèi)向胞外釋放，產(chǎn)生興奮毒性。麝香酮可下調(diào)谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體EAAT3的表達(dá)，EAAT3的下調(diào)意味著EAAT3逆向轉(zhuǎn)運(yùn)減少，從而減輕了興奮性毒性作用〔10〕。吳偉等〔11〕研究發(fā)現(xiàn)?；撬峥擅黠@改善海人藻酸致癇后海馬神經(jīng)元的谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體功能，增加突觸間隙中的Glu的攝取，防止細(xì)胞興奮毒性作用。

3 調(diào)節(jié)谷氨酸受體及受體激活后的反應(yīng)

谷氨酸發(fā)揮其興奮性毒性的作用是通過與谷氨酸受體結(jié)合實(shí)現(xiàn)的。在哺乳動物腦內(nèi)有5種興奮性氨基酸受體:NMDA受體，AMPA受體，KA受體，L-2氨基磷酸丁酸受體和代謝型受體，目前認(rèn)為NMDAR是介導(dǎo)神經(jīng)毒性損傷最主要的受體〔12〕。NMDAR是由NR1，NR2A-D5種亞基組成的異聚體，其中NR1亞基是NMDA受體最重要的功能亞基，是Ca2+通道的主要調(diào)節(jié)者〔13〕。NMDAR不僅作為興奮毒性的主要通路對神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生損害，還作為配體門控性Ca2+通道導(dǎo)致鈣超載而損傷細(xì)胞。研究發(fā)現(xiàn)中藥胡黃連、黃芪益母草注射液、人參皂苷Rg2均可通過下調(diào)缺血再灌注大鼠腦內(nèi)NMDAR表達(dá)或降低NMDA受體的活性，減輕神經(jīng)興奮毒性〔14～16〕。采用缺氧無糖培養(yǎng)建立神經(jīng)細(xì)胞損傷模型，模型組神經(jīng)細(xì)胞NR1 mRNA表達(dá)顯著性提高，NMDA受體結(jié)合活性增加，而丹皮酚、天麻素均可降低體外培養(yǎng)神經(jīng)細(xì)胞NMDA受體結(jié)合活性及NMDA受體NR1亞基mRNA表達(dá)，阻斷興奮性信號傳導(dǎo)途徑，從而發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用〔17，18〕。黑明燕等〔19〕發(fā)現(xiàn)丹參酮 IIA 可以減輕缺氧缺血性腦損傷(HIBD)導(dǎo)致的腦皮質(zhì)區(qū)phospho-NR1 S897表達(dá)減弱的程度，并降低HIBD導(dǎo)致的〔Ca2+〕i升高的程度，提示丹參酮IIA對腦細(xì)胞的保護(hù)作用可能與影響磷酸化NMDA R1的表達(dá)，減少〔Ca2+〕i聚集有關(guān)。采用體外培養(yǎng)大鼠海馬神經(jīng)元建立Glu興奮毒性損傷模型，發(fā)現(xiàn)銀杏葉提取物Egb761能拮抗Glu誘導(dǎo)的神經(jīng)凋亡，抑制Glu、NMDA及KA誘導(dǎo)的全細(xì)胞電流，提示Egb761能直接作用于Glu受體離子通道，抑制Glu誘導(dǎo)的胞內(nèi)鈣超載，進(jìn)而保護(hù)神經(jīng)元〔20〕。

4 抑制谷氨酸誘導(dǎo)的神經(jīng)毒性

4.1 抑制鈣超載 谷氨酸可通過多種機(jī)制引起神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)鈣超載，使神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)鈣失衡，引起神經(jīng)細(xì)胞凋亡。神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)游離鈣增多，可激活蛋白激酶和磷脂酶，產(chǎn)生自由基，造成細(xì)胞損傷。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)谷氨酸損傷的海馬神經(jīng)元細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度明顯升高，復(fù)方燈盞花滴丸、紅景天苷均可抑制谷氨酸誘導(dǎo)的海馬神經(jīng)元內(nèi)鈣超載，從而發(fā)揮其保護(hù)作用〔21，22〕。芍藥苷、麝香酮均可對抗谷氨酸引起的PC12細(xì)胞〔Ca2+〕i升高，降低乳酸脫氫酶(LDH)釋放，穩(wěn)定線粒體膜電位，從而對谷氨酸誘導(dǎo)的PC12 細(xì)胞損傷有保護(hù)作用〔23，24〕。

4.2 抑制氧化損傷 Glu的神經(jīng)毒性作用機(jī)制有兩種:興奮性毒性和非興奮性依賴的神經(jīng)毒性作用，而氧化應(yīng)激是Glu非興奮性神經(jīng)毒性作用的主要機(jī)制〔25〕。Glu的神經(jīng)毒性可能通過氧化應(yīng)激和自由基機(jī)制引起神經(jīng)細(xì)胞的變性、凋亡和丟失。韓玉霞等〔26〕通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)大鼠側(cè)腦室注射微量Glu后，其海馬組織中丙二醛(MDA)含量和羥自由基的生成能力顯著升高，而超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽過氧化物酶(GSHPx)活性明顯降低，證實(shí)了Glu對海馬組織具有氧化性毒性損傷作用。絞股藍(lán)總皂苷能明顯抑制由Glu引起的MDA含量和羥自由基生成量升高，增加機(jī)體清除氧自由基和抗氧化的能力。研究發(fā)現(xiàn)燈盞花素、大豆苷元、香菇多糖、刺參多糖、胡黃連苷Ⅱ等中藥對體外培養(yǎng)神經(jīng)細(xì)胞建立的Glu損傷模型均可發(fā)揮抗氧化損傷作用，機(jī)制主要有降低LDH的漏出量，一氧化氮(NO)含量、MDA及活性氧(ROS)的生成，提高SOD、GSH-Px的活性有關(guān)〔27～31〕。

4.3 抑制細(xì)胞凋亡 研究結(jié)果提示Glu興奮性毒性引起神經(jīng)細(xì)胞損害存在兩種機(jī)制，即大劑量的Glu主要引起細(xì)胞壞死，而小劑量的Glu則主要誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。細(xì)胞凋亡是一個(gè)精密調(diào)節(jié)的過程，許多基因參與了細(xì)胞凋亡的調(diào)控。Bcl-2家族蛋白是在細(xì)胞凋亡過程中起關(guān)鍵性作用的一類蛋白質(zhì)，發(fā)揮著細(xì)胞凋亡“主開關(guān)”的作用。目前已發(fā)現(xiàn)的Bcl-2蛋白家族按功能可分為兩類，一類是像Bcl-2一樣具有抑制凋亡作用，如哺乳動物的Bcl-xl、Bcl-W和線蟲Ced-9等;而另一類具有促進(jìn)凋亡作用，如 Bax、Bax-Xs、Bad、Bak、Bik/Nbk、Bid 和 Harakiri〔32，33〕。有研究表明，各種凋亡刺激因素對細(xì)胞的最終影響取決于Bcl-2家族中促凋亡與抗凋亡成員之間的相對比例。有研究〔34〕發(fā)現(xiàn)谷氨酸可導(dǎo)致凋亡家族成員Bcl-2與Bax比值減小誘發(fā)細(xì)胞凋亡。目前大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)中藥隱丹參酮、復(fù)方二精靈多糖、川芎嗪、白藜蘆醇等均可通過促進(jìn)Bcl-2的表達(dá)和(或)降低Bax的表達(dá)，提高Bcl-2與Bax比值來減少谷氨酸誘導(dǎo)的神經(jīng)細(xì)胞凋亡〔35～38〕。

綜上所述，谷氨酸的神經(jīng)毒性損傷機(jī)制非常復(fù)雜，各機(jī)制間又互相關(guān)聯(lián)，是很多神經(jīng)系統(tǒng)疾病非常重要的一個(gè)致病因素。由于中藥成分多重，作用多方面，各藥物相互配伍，相輔相成，對治療某些神經(jīng)系統(tǒng)疾病有著良好的發(fā)展前景。

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