開竅類中藥增加血腦屏障通透性機制的研究進展*

吳 超李新民張喜蓮路巖莉房艷艷聶 坤劉 菁

（1.天津中醫(yī)藥大學第一附屬醫(yī)院，天津 300193；2.天津中醫(yī)藥大學，天津 300193）

·綜 述·

開竅類中藥增加血腦屏障通透性機制的研究進展*

吳 超2李新民1△張喜蓮1路巖莉1房艷艷2聶 坤1劉 菁1

（1.天津中醫(yī)藥大學第一附屬醫(yī)院，天津 300193；2.天津中醫(yī)藥大學，天津 300193）

研究證實，多種芳香開竅中藥均能增加血腦屏障通透性，協(xié)助多種藥物直達腦組織治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病，但其機制尚未統(tǒng)一，文獻內(nèi)容分散且復雜。筆者查閱了近年各位學者對于開竅類中藥增加血腦屏障通透性的機制的前沿研究，將他們的思路綜述如下。

開竅 血腦屏障 P-糖蛋白 Ca2+5-HT

開竅類中藥包括冰片、蘇合香、石菖蒲、麝香等，性味辛香走竄，皆可入心經(jīng)，具有通關開竅醒神之功效，常被用來治療溫病熱入心包、痰濁壅閉心竅之神昏譫語，以及中風、癲癇等卒然昏厥，痙攣抽搐之癥。開竅藥在中藥配伍中常以“引經(jīng)藥”的形式存在，吳瑭《醫(yī)醫(yī)病書》云“藥之有引經(jīng)，如人之不識路徑者用向?qū)А保蚱淙胄慕?jīng)，開腦竅，可協(xié)助其他藥物從小腸吸收入血，進入腦組織的特定靶點，達到促吸收、策分布的效果而增強藥物的療效。前期研究已經(jīng)證實，芳香開竅類中藥可增強血腦屏障的通透性，其中尤以冰片舉例的實驗居多，但其具體機制為何，尚未統(tǒng)一。筆者現(xiàn)整理芳香開竅藥增加血腦屏障通透性機制的研究進展，為臨床探索與發(fā)掘提供思路?，F(xiàn)綜述如下。

1 開竅藥與P-糖蛋白

目前已有諸多文獻研究表明，P-糖蛋白（P-gp）與血腦屏障的關系密不可分，它廣泛存在于血腦屏障（BBB）、肝、腎、胎盤、小腸等屏障結(jié)構(gòu)中，是一種主動外向型轉(zhuǎn)運體［1］。在血腦屏障中，P-gp主要表達與毛細血管內(nèi)皮細胞的腔膜面，能與很多中樞性藥物可逆性結(jié)合，隨之依賴ATP水解釋放能量，將藥物的大部分從腦中泵回血液，使得藥物在腦組織的含量下降很多，從而達不到有效的治療濃度。所以，降低P-gp在血腦屏障中的表達，增加中樞性藥物透過率，是治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的關鍵。

陳艷明等制備了含有冰片的家兔血清，通過觀察抗腫瘤藥物長春新堿（VCR）對Hela和MDCK兩種細胞系的細胞毒性作用，來判斷冰片對P-gp的活性作用。Hela是一種腫瘤細胞系，MDCK是一種狗腎上皮細胞系，經(jīng)常被用做BBB的體外模型，兩者的細胞膜上均有P-gp的表達；而VCR作為細胞毒性藥物，能夠被P-gp主動泵出細胞外，使腫瘤細胞往往對VCR耐藥。實驗結(jié)果顯示，加入了含有冰片的血清后，VCR對Hela及MDCK的細胞毒性作用增強，抑制了P-gp的活性［2］。相比于上述體外模型，占宏偉等用99mTc-MIBI有效在體評價了P-gp的功能。結(jié)果顯示，使用冰片后，耐藥C6腦膠質(zhì)瘤攝取99mTc-MIBI明顯增高，且冰片單次應用與連續(xù)應用的作用相同，說明了冰片對P-gp的抑制作用［3］。LAN K等同樣支持了這一觀點［4］。楊洋等利用Caco-2細胞對蘇合香、安息香以及石菖蒲各自的有效成分安息香醛、香草醛和β-細辛醚與P-gp的外排關系進行了研究。研究發(fā)現(xiàn)，蘇合香、安息香和石菖蒲的有效成分均可以促進P-gp高表達的Caco-2細胞對P-gp底物羅丹明-123（Rho-123）的攝取，使P-gp的結(jié)合位點被競爭性地抑制，抑制了P-gp的外排功能［5］，另有丁潔等利用KP值（Rh123在腦中濃度與血中濃度的比值）觀察了麝香、安息香和蘇合香與P-gp功能的相關性，結(jié)果顯示，只有蘇合香提高了海馬區(qū)的KP值。又證明了蘇合香的效應與抑制P-gp的功能有關［6］。而對于麝香對P-gp功能的影響，并沒有明確的文獻報道，有待以后進一步挖掘與探索。

2 開竅藥與神經(jīng)遞質(zhì)

張娜等觀察了冰片合用地西泮后對大鼠腦紋狀體四種氨基酸類神經(jīng)遞質(zhì)，包括興奮性神經(jīng)遞質(zhì)天門冬氨酸（Asp）和谷氨酸（Glu），抑制性神經(jīng)遞質(zhì)甘氨酸（Gly）和γ-氨基丁酸（GABA）的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，冰片聯(lián)合地西泮后可增加Gly、GABA的腦含量，說明冰片可促進地西泮入腦，這可能與其增強了血腦屏障通透性有關，而氨基酸類神經(jīng)遞質(zhì)影響血腦屏障通透性的具體機制為何，此篇文獻尚未言明［7］。劉亞敏等發(fā)現(xiàn)，麝香同樣可以升高腦缺血再灌注大鼠腦內(nèi)Gly/GABA，保護腦缺血后繼發(fā)的神經(jīng)元損傷［8］。又有研究表明，單胺類神經(jīng)遞質(zhì)如組胺（HA）、5-羥色胺（5-HT）含量的變化能夠影響血腦屏障通透性［9-10］。李偉榮等發(fā)現(xiàn)，冰片可以升高大鼠下丘腦HA、5-HT的含量；其中高劑量組冰片不比中低劑量組效果好，與HA受體的飽和有關；高劑量組冰片升高5-HT的作用更持久［11］。同樣，石菖蒲亦可升高大鼠下丘腦的5-HT含量。另有文獻報道，冰片、5-HT以及P-gp三者尚有關聯(lián)，可能的機制為，當冰片與P-gp結(jié)合以后，因其與P-gp的親和力較大，使得親和力相對較小的5-HT難以與冰片競爭P-gp的結(jié)合位點，因此5-HT可以在細胞中堆積，進入腦內(nèi)的含量增加，從而介導血腦屏障的開放［12-13］。另外，蘇合香增強血腦屏障通透性的機制可能還與兒茶酚胺的分泌有關［14］?？梢?，開竅藥增強血腦屏障通透性的機制與神經(jīng)遞質(zhì)的含量變化有一定關系。

3 開竅藥與Ca2+

有研究顯示，Ca2+是神經(jīng)細胞信號傳遞的重要的第二信使，對調(diào)控神經(jīng)細胞的正常代謝與具體功能意義重大，而神經(jīng)細胞的功能的好壞必然影響血腦屏障的功能，因為血腦屏障組成的一部分包括神經(jīng)膠質(zhì)細胞的足突。因此，Ca2+的含量高低與血腦屏障的功能關系密切。但如果細胞內(nèi)的Ca2+的超載，就會引起腦組織細胞的損傷，可能的機制包括：Ca2+依賴蛋白酶被激活，破壞了正常的細胞骨架；激活磷脂酶A2和磷脂酶C，產(chǎn)生細胞毒性物質(zhì)；線粒體內(nèi)Ca2+過量，抑制ATP的生成，氧自由基生成增多，同時促進缺氧性酸中毒的發(fā)生［15-16］。因此，降低Ca2+的超載，維持細胞內(nèi)Ca2+濃度的正常，對于腦細胞正常代謝，維持血腦屏障的正常功能同樣意義非凡。劉巖等用連二亞硫酸鈉（Na2S2O4）造成PC12細胞擬缺血缺氧模型，觀察對PC12細胞活力的影響，測定細胞內(nèi)的Ca2+含量，結(jié)果麝香、冰片、蘇合香、安息香組細胞內(nèi)的Ca22+含量均低于模型組，說明開竅藥可以降低Ca2+過度內(nèi)流，減輕鈣超載［17］。王丹丹等用相似的實驗方式再次證明了這一點［18］。有研究證實，Ca2+作為細胞信使，如果它在細胞內(nèi)外的平衡被打破，會改變細胞膜的流動性、緊密連接的程度以及膜電位等。文獻顯示，冰片可以降低HaCaT細胞內(nèi)的Ca2+濃度，增加細胞膜的流動性，降低膜電位，可以影響細胞間的屏障作用，增加藥物的促透吸收［19］。

4 開竅藥與血腦屏障超微結(jié)構(gòu)

血腦屏障由腦毛細血管內(nèi)皮細胞、基膜和神經(jīng)膠質(zhì)膜構(gòu)成，毛細血管內(nèi)皮之間有緊密連接封閉，內(nèi)皮外由基膜及神經(jīng)膠質(zhì)膜 （星形膠質(zhì)細胞突起的腳板）構(gòu)成。其中，內(nèi)皮細胞是構(gòu)成血腦屏障的主要結(jié)構(gòu)，而內(nèi)皮細胞間的緊密連接則更是目前的研究熱點。

葛朝莉等給予大鼠灌服冰片石蠟油溶液，通過電鏡觀察給藥后不同時間點大鼠血腦屏障超微結(jié)構(gòu)的變化，結(jié)果顯示冰片能夠限制影響毛細血管內(nèi)皮細胞間的緊密連接，與對照組相比，緊密連接的縫隙變寬，斷續(xù)且結(jié)構(gòu)減少；并且給藥后48 h緊密連接結(jié)構(gòu)又恢復正常，說明冰片改變緊密連接是可逆的，不會引起結(jié)構(gòu)的永久性損害。另外，本實驗結(jié)果同時還發(fā)現(xiàn)了神經(jīng)髓鞘的異常，此改變是否與冰片增強了血腦屏障通透性相關，尚需要進一步研究［20］。俞斌等更是將中藥與針灸相結(jié)合，通過運用電針“百會”“啞門”配合冰片來觀察其對血腦屏障通透性的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)單用冰片組以及電針聯(lián)合冰片組均減少了內(nèi)皮細胞的緊密連接，但是單用電針組則未見明顯改變，說明針刺需與中藥聯(lián)合方能發(fā)揮優(yōu)勢，為中醫(yī)針灸作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病提供了新的思路，開辟了新的方法［21］。陳艷明等除了觀察冰片對細胞間緊密連接的影響以外，還增加了對細胞吞飲囊泡的觀察。其利用MDCK作為血腦屏障的體外模型，考察了冰片對于細胞吞飲囊泡結(jié)構(gòu)的改變的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，冰片可以引起吞飲小泡的數(shù)量增多，體積變大，加速了經(jīng)過細胞吞飲方式的物質(zhì)轉(zhuǎn)運，而這一作用慢于冰片對緊密連接的作用，并且是可逆的［22］。綜上筆者認為，開竅藥增加血腦屏障通透性的作用機理不光與緊密連接有關，還與增加細胞的吞飲有關。緊密連接屬于細胞間，吞飲囊泡屬于細胞內(nèi)，改變?nèi)我庖粋€都可以增加血腦屏障的通透性。

另有文獻研究顯示，石菖蒲對血腦屏障超微結(jié)構(gòu)同樣有一定影響，它使細胞間緊密連接變得松弛，細胞壁變薄，局部缺損，星形膠質(zhì)細胞足突水腫，結(jié)構(gòu)變模糊，但緊密連接的基本結(jié)構(gòu)較為完整，說明石菖蒲對血腦屏障的開放作用是生理性的，而非病理性損害［23］。陳怡君給成年斑馬魚腹腔注射了冰片和麝香酮，觀察兩者對于斑馬魚血腦屏障超微結(jié)構(gòu)及緊密連接蛋白Claudins表達的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩者均使緊密連接蛋白的表達下調(diào)，緊密連接疏松，基膜破壞，由此而開啟了血腦屏障，并且此過程是生理性的，不會引起腦損害［24］。

5 開竅藥與一氧化氮（NO）

有文獻指出，NO在生理狀態(tài)下可以調(diào)節(jié)微血管的通透性，機制為1）通過使細胞內(nèi)Ca2+的濃度升高，激活催化生成NO的酶［NO合酶（NOS）］來生成NO；2）組胺增加血管的通透性由NO介導，步驟為組胺與H1受體相結(jié)合，再與G蛋白耦合后激活磷脂酶C，磷脂酶C催化磷脂酰肌醇，使其分解產(chǎn)生甘油二酯和三磷酸肌醇，兩者再興奮磷脂酶C而激活NOS，使NO含量增加，這是組胺誘發(fā)微血管通透性升高的關鍵。

趙保勝等用鏈菌素親生物素-過氧化氫酶法（S-P法）染色以及抗eNOS抗體的免疫組化法，觀察正常和腦外傷狀況下服用冰片后的大鼠腦細胞中eNOS含量的變化，來討論一氧化氮合成酶（eNOS）與冰片促進血腦屏障開放是否相關。實驗結(jié)果表明，冰片可以增加生理及病理狀態(tài)下微血管內(nèi)皮細胞內(nèi)NO的含量［25］。張賜安等研究了麝香、冰片對大鼠NO含量以及一氧化氮合酶內(nèi)皮細胞型 （eNOS）、一氧化氮合成酶誘導性（iNOS）的表達量的影響，結(jié)果麝香及冰片可升高正常情況下即可表達、對Ca2+有依賴性的eNOS的表達量，降低僅在病理狀態(tài)下表達的iNOS的表達量，起到一定的腦保護作用。

6 開竅藥與信號轉(zhuǎn)導通路

近年“血腫瘤屏障”越來越受關注，其實質(zhì)為血腦屏障加上腫瘤細胞，但意義可能更加重大，因為屏障作用更近了一步：腫瘤細胞的生命活動包括增殖、分化、侵襲以及血管生成。這些活動必然使得在血腦屏障之外，又增加了腫瘤細胞所生成的屏障作用，所以血腫瘤屏障需要引起足夠重視。

有研究顯示，天然冰片可以選擇性地開放血腫瘤屏障，提高抗腫瘤藥物的透過率，提高藥物的腦生物利用度。其機制與可逆性下調(diào)緊密連接相關蛋白及其附著蛋白（ZO-1），F(xiàn)-肌動蛋白（F-actin）有關［26］，但調(diào)控緊密連接相關蛋白表達的具體分子學機制，該文獻并未說明。于是，邢燕梅等對其具體分子機制做了研究，他們用大鼠的C6腦膠質(zhì)細胞和人臍靜脈內(nèi)皮細胞（HUVECs）共同建立了血腫瘤屏障體外模型，利用Western blot檢測細胞外信號激酶（ERK）、磷酸化ERK（P-ERK）、P38MAPK、磷酸化P38MAPK（phosphor-P38，P-P38MAPK、氨基末端激酶（JNK）和磷酸化JNK（PJNK）的表達，結(jié)果得出，發(fā)現(xiàn)天然冰片增強了MAPK/ ERK通路上的ERK蛋白磷酸化，而對于P38MAPK、P-38MAPK、JNK、P-JNK的表達無明顯影響，說明了冰片增加血腫瘤屏障的通透性，從分子水平上看，與MAPK信號通路中的EPK亞型有一定的關系［27］。對于其他開竅藥對血腫瘤屏障是否有同樣的影響，還需要繼續(xù)探討。

7 討論與展望

綜上，芳香開竅類中藥對于血腦屏障通透性的影響的機制研究，主要還是集中在以上幾部分，即p-糖蛋白、Ca2+、神經(jīng)遞質(zhì)、血腦屏障超微結(jié)構(gòu)、一氧化氮、信號轉(zhuǎn)導通路。當然。大多數(shù)的文獻報道還是以冰片為主，對于剩余的幾種開竅藥雖有報道，但很分散且不全面，這使得整理起來較為困難；并且本綜述的題目設定使得筆者只能查閱與開竅藥增加血腦屏障通透性的機制有關的文獻，而與保護與增強血腦屏障功能有關的機制如抗炎與抗氧化等機制則無法描述，因此查閱領域變得較為局限，又因?qū)τ诔酝獾拈_竅藥的研究近些年才趨于深入，由此使得本文的參考文獻較為貧乏。與其他類似研究進展相比，本次進展筆者省略了開竅藥對血腦屏障作用的描述，而專注于對其開放血腦屏障機制的探討，對機制的研究可能更加深入具體。

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R931.7

A

1004-745X（2017）07-1220-04

10.3969/j.issn.1004-745X.2017.07.029

2017-03-22）

國家自然科學基金資助項目（81373690）

△通信作者（電子郵箱：tjtcmlxm@163.com）