丁苯酞在血管性認(rèn)知功能障礙中的作用及研究進(jìn)展

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血管性認(rèn)知功能障礙(vascular cognitive impairment，VCI)為各種原因引起缺血缺氧所致的從血管性輕度認(rèn)知功能障礙(vascular mild cognitive impairment，VMCI)到最嚴(yán)重的類型血管性癡呆(vascular demntia，VaD)的臨床綜合征[1]。其病變主要累及皮質(zhì)及海馬等關(guān)鍵部位，表現(xiàn)為學(xué)習(xí)、記憶能力、定向力、判斷力等認(rèn)知功能方面的損害。近些年來，在對(duì)腦血管疾病的研究過程中，神經(jīng)血管單元已被人們逐漸重視，其主要由神經(jīng)元、血管內(nèi)皮細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞組成。其中血管內(nèi)皮細(xì)胞對(duì)腦組織的新陳代謝和血流動(dòng)力學(xué)發(fā)揮了重要的作用。腦組織對(duì)缺血缺氧損害敏感，可導(dǎo)致血管內(nèi)皮細(xì)胞為主的神經(jīng)血管單元受到損傷，可引起腦血管功能失調(diào)、血腦屏障的破壞、氧自由基的大量產(chǎn)生、線粒體功能障礙、神經(jīng)元內(nèi)鈣離子超載及炎癥反應(yīng)等，最終致使神經(jīng)元凋亡和壞死，導(dǎo)致癡呆和運(yùn)動(dòng)障礙等癥狀。據(jù)悉，在西方國家中VaD在所有癡呆病人中約占15%，而在發(fā)展中國家VaD所占比例高達(dá)30%[2]。目前，世界上諸多國家已步入老齡化社會(huì)，且這一階段會(huì)持續(xù)很長時(shí)間；同時(shí)，近年來各類腦血管病發(fā)生率及其危險(xiǎn)因素增加迅速。兩者致使VaD患病率越來越高，為病人家庭和社會(huì)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)和人力負(fù)擔(dān)。VaD作為唯一可防可治的癡呆，目前已進(jìn)行了大量研究，以期在早期階段(VMCI階段)逆轉(zhuǎn)這一疾病，提高病人的生活質(zhì)量，減輕家庭和社會(huì)負(fù)擔(dān)。L-3-正丁基苯酞(L-3-n-butylphthalide，L-NBP)早先提取于芹菜種子，具有神經(jīng)保護(hù)作用?；诖宋?，我國科學(xué)家自主研發(fā)了dl-3-正丁基苯酞(dl-3-n-butylphthalide，dl-NBP或NBP)，即含D-和L-異構(gòu)體的化合物。2002年，我國食品藥品監(jiān)督管理總局正式批準(zhǔn)NBP作為治療急性缺血性腦卒中的新型臨床藥物[3]。經(jīng)過多年的研究，發(fā)現(xiàn)NBP可在多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病中發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。如NBP可通過減少小膠質(zhì)細(xì)胞活化延長肌萎縮性側(cè)索硬化癥動(dòng)物模型的壽命[4]；NBP可保護(hù)帕金森病動(dòng)物模型的多巴胺能神經(jīng)元[5]；NBP可通過促進(jìn)神經(jīng)可塑性改善中風(fēng)大鼠模型癥狀[6]。此外，還發(fā)現(xiàn)NBP可改善癡呆病人認(rèn)知功能。本研究對(duì)NBP潛在機(jī)制和途徑進(jìn)行總結(jié)，為今后NBP在臨床應(yīng)用中提供明確、可靠的依據(jù)。

1 NBP的抗氧化作用

大腦具有巨大的能量需求，因此腦細(xì)胞胞質(zhì)中線粒體發(fā)達(dá)。在線粒體的能量代謝中，可產(chǎn)生大量氧自由基。但是大腦組織和細(xì)胞卻少有抗氧化系統(tǒng)，因此大腦較其他器官極易受氧自由基的損傷。氧化應(yīng)激過程可產(chǎn)生大量活性氧自由基(reactive oxygen species，ROS)，對(duì)腦組織造成損害，與腦缺血互為因果關(guān)系，可導(dǎo)致與認(rèn)知功能相關(guān)的蛋白質(zhì)降解、脂質(zhì)與DNA氧化損傷，因此，氧化應(yīng)激是VaD的主要發(fā)病機(jī)制之一[7]。

Li等[8]于2009年在體外實(shí)驗(yàn)中證實(shí)了NBP可通過減輕氧化應(yīng)激反應(yīng)、維持線粒體結(jié)構(gòu)和功能穩(wěn)定以保護(hù)血管內(nèi)皮細(xì)胞耐受缺血缺氧的損害。此項(xiàng)研究提示NBP可能對(duì)包含VCI在內(nèi)的腦血管疾病有著抗氧化、保護(hù)線粒體等重要作用。同時(shí)，發(fā)現(xiàn)NBP亦可提高缺氧誘導(dǎo)因子-1α(hypoxia inducible factor-1alpha，HIF-1α)的表達(dá)。HIF-1α為缺氧誘導(dǎo)基因表達(dá)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，具有促進(jìn)無氧酵解、血管生成、神經(jīng)元及神經(jīng)干細(xì)胞生存生長等重要生理作用[9]，提示NBP通過改變能量代謝途徑、改善血液循環(huán)、維持神經(jīng)元存活等途徑促使腦組織對(duì)抗缺血缺氧損害。Zhang等[10]通過VaD動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究表明，NBP可改善VaD大鼠空間學(xué)習(xí)、記憶能力；并在體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)NBP可減少氧化應(yīng)激引起的細(xì)胞凋亡，更為NBP在臨床中進(jìn)一步應(yīng)用提供了理論依據(jù)。

近年來，有研究顯示NBP可增加超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)的水平，經(jīng)增強(qiáng)過氧化物酶的活性對(duì)抗氧化應(yīng)激的損害[11]。另一項(xiàng)研究表明NBP 可通過調(diào)控氧化應(yīng)激相關(guān)蛋白NADPH 氧化酶(NADPH oxidase，NOX)的表達(dá)，使ROS 的產(chǎn)生減少，降低機(jī)體氧化能力，進(jìn)一步降低氧化應(yīng)激對(duì)腦組織的損傷[12]。同時(shí)，還發(fā)現(xiàn)NBP可通過激活A(yù)KT/Nrf2信號(hào)通路。AKT即為蛋白激酶 B(protein kinase B，PKB/AKT)，屬于絲氨酸/蘇氨酸激酶，是一個(gè)控制嚴(yán)格、高度保守的多級(jí)聯(lián)信號(hào)通路。Nrf2(NF-E2-related factor 2)屬于 Cap‘n’ collar 家族一個(gè)重要的轉(zhuǎn)錄因子，可在基因水平上調(diào)控氧化應(yīng)激，為機(jī)體最重要的抗氧化調(diào)節(jié)因子。研究顯示AKT磷酸化后可激活Nrf2，增強(qiáng)多種抗氧化酶的表達(dá)，啟動(dòng)機(jī)體氧化防御機(jī)制，從而減少神經(jīng)元凋亡，發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用[12]。由此，可以得知氧化應(yīng)激在VCI的發(fā)生發(fā)展中起著重要作用，而NBP可以通過多種途徑有效地拮抗氧化應(yīng)激過程，清除ROS，保護(hù)神經(jīng)元，改善VCI認(rèn)知障礙等癥狀。

2 NBP抑制炎癥反應(yīng)作用

腦缺血缺氧損傷可引起多種炎癥介質(zhì)產(chǎn)生增加[13]，誘導(dǎo)星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞的激活[14]，進(jìn)一步破壞血腦屏障、損害細(xì)胞功能等，直接或間接對(duì)神經(jīng)元造成損害。因此，炎癥反應(yīng)是VaD重要病理機(jī)制之一，有效地限制腦受損區(qū)域炎癥反應(yīng)，可減輕腦組織的損害。

有研究顯示，腦缺血缺氧損傷后可引起大鼠模型海馬組織中腫瘤壞死因子-α(TNF-α)和白細(xì)胞介素-1β(IL-1β)含量增多，并可能與VaD發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[15]。毛西京等[16]研究發(fā)現(xiàn)NBP可顯著抑制VaD大鼠海馬組織中TNF-α的過度表達(dá)，降低其對(duì)大腦的損害從而發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用；但研究表明NBP降低海馬組織中IL-1β的水平。在臨床治療過程中，發(fā)現(xiàn)急性缺血性腦卒中病人血清超敏C反應(yīng)蛋白(hs-CRP)和血清同型半胱氨酸(HCY)較正常人顯著增高；在進(jìn)行NBP治療后，發(fā)現(xiàn)其可明顯降低急性缺血性腦卒中病人蒙特利爾認(rèn)知評(píng)估量表(MoCA)和簡易精神狀態(tài)檢查量表(MMSE)評(píng)分，同時(shí)降低血清hs-CRP和HCY濃度，改善病人記憶、命名、注意力及語言功能等[17]。同時(shí)，有研究顯示NBP可抑制小膠質(zhì)細(xì)胞的活化[18]、星形膠質(zhì)細(xì)胞活化[19]，從而發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。因此，NBP具有抗炎癥作用。

3 NBP改善血流動(dòng)力作用

在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)過程中，經(jīng)常對(duì)大鼠雙側(cè)頸總動(dòng)脈進(jìn)行永久性結(jié)扎制備慢性腦缺血或VaD模型。在造模成功后，發(fā)現(xiàn)大鼠皮質(zhì)及海馬等區(qū)域血供明顯減少，若不做干預(yù)其血流可在至少術(shù)后3周才能恢復(fù)，而在此期間大鼠大腦血供減少區(qū)域均發(fā)生病理改變，認(rèn)知功能也隨之下降[20]。

Xiong等[19]研究發(fā)現(xiàn)，NBP可于早期階段通過增加椎動(dòng)脈直徑和促進(jìn)血管生成改善皮質(zhì)及海馬等區(qū)域的血供，并在術(shù)后第2周將血流恢復(fù)至正常。Zhang等[10]發(fā)現(xiàn)在受損腦區(qū)域血管周圍血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)及其受體VEGF2、堿性成纖維細(xì)胞生長因子(basic fibroblast growth factor， bFGF)表達(dá)增多，提示NBP可能促進(jìn)血管增生，改善血液循環(huán)。Li等[21]曾對(duì)雙側(cè)大腦中動(dòng)脈永久性閉塞大鼠模型進(jìn)行NBP干預(yù)，亦發(fā)現(xiàn)在海馬及梗死外周帶等區(qū)域VEGF、bFGF及其mRNA表達(dá)增多，提示NBP可從基因表達(dá)上調(diào)控兩者表達(dá)致使血管增生，改善海馬等區(qū)域的血液循環(huán)，對(duì)血管性癡呆癥狀具有改善作用。賈朝均等[22]對(duì)腦小血管病病人進(jìn)行NBP干預(yù)，治療后對(duì)各組病人進(jìn)行認(rèn)知功能評(píng)定和腦CT灌注掃描分析，結(jié)果顯示NBP可改善腦血管疾病所致認(rèn)知功能障礙，增加腦缺血區(qū)域血流灌注。

此外，2001年的一項(xiàng)動(dòng)物研究表明NBP具有抗血小板聚集和血栓形成的作用，可能是通過升高血小板內(nèi)環(huán)磷酸腺苷(cAMP)實(shí)現(xiàn)的[17]。2015年，Ye等[23]進(jìn)行了NBP對(duì)人類血小板的作用機(jī)制探討，表明NBP可通過抑制血栓烷A2(TXA2)和磷酸二酯酶(PDE)而降低血小板活性、防止血小板聚集。一項(xiàng)多中心、雙盲臨床試驗(yàn)中證實(shí)NBP在治療急性缺血性卒中比奧扎格雷和阿司匹林更安全、更有效[24]。

4 NBP抗細(xì)胞凋亡作用

腦組織在受到各種損害因素條件下，可啟動(dòng)各種凋亡通路誘導(dǎo)神經(jīng)元凋亡。在一項(xiàng)關(guān)于心臟驟停的動(dòng)物試驗(yàn)中，觀察到NBP可保護(hù)海馬神經(jīng)元耐受缺血缺氧的損害[25]。Xiong等[19]在對(duì)大鼠造模、藥物干預(yù)之后，進(jìn)行NeuN抗體和Caspase-3蛋白抗體檢測，證實(shí)NBP可有效保護(hù)慢性腦缺血大鼠海馬神經(jīng)元，減少其凋亡。

2010年有研究于體外與體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中再次證實(shí)NBP可減少腦缺血所致的細(xì)胞凋亡，明顯減小腦梗死面積；同時(shí)表明NBP可下調(diào)c-Jun氨基端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)與P38蛋白表達(dá)[26]。JNK與P38同屬絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases，MAPKs)家族，皆為應(yīng)激激活蛋白激酶，可接受細(xì)胞外刺激，調(diào)控基因表達(dá)、細(xì)胞分化及有絲分裂、細(xì)胞凋亡等生理過程[27]。ROS、營養(yǎng)因素缺乏等多種細(xì)胞內(nèi)外刺激性因素均可激活JNK和P38，而JNK 的激活可進(jìn)一步引起細(xì)胞色素C(cytochrome C，cyto C )的釋放與半胱氨酸-門冬氨酸特異蛋白酶(Caspase)的激活進(jìn)而啟動(dòng)細(xì)胞凋亡過程[28]；P38經(jīng)一系列生化過程，亦可激活Caspase-3等途徑啟動(dòng)細(xì)胞凋亡程序[29]。Caspase通路是介導(dǎo)細(xì)胞凋亡的重要物質(zhì)，在細(xì)胞凋亡中起著關(guān)鍵的作用；Caspase-9是此家族中的凋亡啟動(dòng)子，而Caspase-3為細(xì)胞凋亡過程中的效應(yīng)蛋白[30]。腦缺血時(shí)，可引起cyto C由線粒體釋放進(jìn)入胞質(zhì)中，后引起Caspase家族一系列級(jí)聯(lián)反應(yīng)，這一過程是啟動(dòng)凋亡過程的關(guān)鍵步驟。cyto C進(jìn)入胞質(zhì)后，可與Apaf-1結(jié)合并形成Apaf-1-cyto C復(fù)合體，再與Caspase-9前體互相作用形成凋亡體，在ATP刺激下激活Caspase-9前體，進(jìn)一步激活Caspase-3促進(jìn)細(xì)胞凋亡。而這項(xiàng)研究也發(fā)現(xiàn)了NBP可阻止cyto C從線粒體釋放到胞質(zhì)中，同時(shí)抑制Caspase-9、Caspase-3的激活。因此，NBP可能通過抑制JNK-cyto C-Caspase-9-Caspase-3和P38-Caspase-3兩條依賴Caspase的細(xì)胞凋亡途徑。除此之外，上述研究顯示NBP可在體內(nèi)與體外試驗(yàn)中抑制凋亡誘導(dǎo)因子(apoptosis-inducing factor，AIF)從線粒體釋放到細(xì)胞質(zhì)中[26]。近年來，經(jīng)研究得知凋亡誘導(dǎo)因子介導(dǎo)不依賴Caspase通路的另一條凋亡通路[31]。曾有臨床研究對(duì)細(xì)胞內(nèi)注射AIF后發(fā)現(xiàn)，AIF可使細(xì)胞核DNA部分丟失、大片斷裂，染色體向周邊凝集[32]。因此，NBP可能也通過抑制AIF介導(dǎo)的這一不依賴Caspase的細(xì)胞凋亡途徑而發(fā)揮抗細(xì)胞凋亡作用。

NBP由我國自主研發(fā)，對(duì)急性缺血性腦卒中和VCI有治療作用。這為全世界缺血性中風(fēng)和癡呆病人做出了卓越的貢獻(xiàn)。NBP對(duì)VCI的作用機(jī)制涉及抗氧化應(yīng)激、抗炎癥反應(yīng)、改善血流動(dòng)力學(xué)及抗細(xì)胞凋亡等多個(gè)方面。同時(shí)，發(fā)現(xiàn)NBP對(duì)帕金森病、肌萎縮側(cè)索硬化癥、腦水腫及脊髓損傷等神經(jīng)系統(tǒng)疾病具有一定的療效。

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