中醫(yī)藥在腦缺血后神經(jīng)再生中的作用

賀 旭 段筱妍 劉伏祥 趙 宏 黃 俊

(益陽醫(yī)學高等?？茖W校解剖教研室，湖南 益陽 413000)

腦缺血是缺血性腦卒中最主要的形式，占60%～80%〔1〕，是引起神經(jīng)系統(tǒng)疾病的主要原因。腦缺血疾病具有四高特征：發(fā)病率高、病死率高、致殘率高及復發(fā)率高。目前缺血性腦疾病尚無修復性治療，功能恢復非常有限，許多患者可能會遺留有大腦某些功能的永久性損害。大部分腦卒中患者的發(fā)生原因是腦動脈阻塞尤其是大腦中動脈。開發(fā)解決腦缺血的有害影響的治療方面所取得的進步仍然非常有限，僅有的被美國食品藥品監(jiān)督局(FDA)批準的可運用臨床治療的藥物是組織纖溶酶原激活物(tPA)，但由于治療時間窗狹小(腦梗死的癥狀開始發(fā)作在4.5 h之內(nèi))與安全性的考慮(可能會引起顱內(nèi)出血)，不到5%的患者接受了tPA治療〔2〕，大部分患者只能給予支持性護理，因此亟需尋找一種有效而安全的治療策略。中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育過程中存在神經(jīng)發(fā)生：來自側(cè)腦室室管膜區(qū)(SVZ)的新生神經(jīng)元可經(jīng)嘴側(cè)遷移流遷移到嗅球，海馬齒狀回(SGZ)不斷產(chǎn)生新生神經(jīng)元整合到齒狀回顆粒細胞下層。神經(jīng)發(fā)生在腦的發(fā)育與腦的突觸可塑性中起著重要作用。到了成年階段這兩個部位的神經(jīng)發(fā)生現(xiàn)象比較微弱，但在腦缺血、顱腦損傷等神經(jīng)系統(tǒng)疾病的刺激下這兩個部位的神經(jīng)發(fā)生現(xiàn)象立馬增強。因此神經(jīng)再生的定義為神經(jīng)系統(tǒng)疾病發(fā)生病變后腦內(nèi)的神經(jīng)發(fā)生過程。神經(jīng)再生包括受損細胞突起的再生長與神經(jīng)纖維結(jié)構(gòu)完整性和功能的重建。再生是一個復雜的病理生理過程，包括軸突再生通道和再生的微環(huán)境的建立、軸突芽生及延伸、靶結(jié)構(gòu)的神經(jīng)重支配形成突觸聯(lián)系、再生軸突髓鞘化和成熟。目前研究表明神經(jīng)再生與缺血性腦卒中后的功能恢復存在密切聯(lián)系〔3〕，但是缺血皮層、側(cè)腦室室管膜區(qū)或者海馬齒狀回的顆粒細胞層產(chǎn)生的新生神經(jīng)元的數(shù)量難以完全替代凋亡的神經(jīng)元，因而尋找到可加速腦內(nèi)的神經(jīng)再生方法或許能進一步改善腦缺血后的神經(jīng)功能恢復。

1 中醫(yī)藥在腦缺血后神經(jīng)再生中的作用

祖國醫(yī)學已經(jīng)有上千年的發(fā)展歷史，在治療腦卒中等神經(jīng)退行性疾病等方面積累了豐富臨床經(jīng)驗，同時也有深刻的理論認識?！秲?nèi)經(jīng)》將腦卒中(中風)描述成“薄厥”、“大厥”、“仆擊”、“風痱”、“偏枯”等病證，闡述缺血性腦卒中的主要病因病機為臟腑功能失調(diào)，氣虛血瘀，本虛標實。腦為該病病位，與心、肝、腎等臟器有緊密聯(lián)系。祖國醫(yī)學治療原則為急性期平肝熄風、清熱活血化瘀、化痰通絡、醒神開竅，恢復期和后遺癥期階段治宜扶正而祛邪，選用滋養(yǎng)肝腎、益氣活血等法?，F(xiàn)代醫(yī)學治則為急性期通過溶栓和基于導管的再灌注等手段盡快恢復缺血腦組織的血液供應，同時給予神經(jīng)保護劑進行營養(yǎng)支持治療，維持腦的可塑性。目前在缺血性腦卒中的臨床和基礎研究中，中藥具有療效明確，副作用小、材料來源廣，并且具有全方位、多靶點的特點，可從整體的角度上改善神經(jīng)的再生過程。

1.1補陽還五湯 補陽還五湯出自清代醫(yī)家王清任的著作《醫(yī)林改錯·卷下·癱痿論》，該復方由黃芪等七味中藥組成，主要功效是補氣活血通絡。在臨床上被廣泛運用治療缺血性腦血管疾病、麻痹及改善心腦血管疾病的后遺癥，并在治療冠心病心絞痛、動脈粥樣硬化、高血壓、2型糖尿病等疾病中發(fā)揮重要作用。補陽還五湯通過上調(diào)間充質(zhì)干細胞分泌的血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)的表達和新生血管的miRNA水平及提高大鼠腦內(nèi)的血管新生〔4〕。在腦缺血4 h內(nèi)服用補陽還五湯可顯著減少再灌注的損害，其作用機制可能與下調(diào)代謝性谷氨酸受體-1RNA和抑制谷氨酸的釋放有密切關(guān)系〔5〕。體外實驗表明在HT22細胞株的氧糖剝奪模型中，補陽還五湯可以明顯提高細胞活力，降低乳酸脫氫酶的釋放和丙二醛水平，抑制細胞凋亡速率，體內(nèi)實驗進一步論證了該復方可顯著抑制缺血腦組織核因子(NF)-κB和腫瘤壞死因子(TNF)-α的表達，促進Nestin的表達〔6〕。在局灶型缺血模型中給予補陽還五湯干預，促進缺血大腦組織神經(jīng)干細胞(NSCs)的增殖和和分化、提高了神經(jīng)細胞的突觸可塑性〔7〕，可能跟基質(zhì)細胞衍生因子(SDF)-1和腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)的上調(diào)有關(guān)〔8〕。缺血再灌注后可產(chǎn)生大量的氧自由基，破壞線粒體的通透性，導致內(nèi)膜電位下降，從而影響線粒體的功能，補陽還五湯精簡方通過調(diào)控谷胱甘肽抗氧化系統(tǒng)中谷胱甘肽(GSH)、GSH-Px及γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶(GCS)的表達水平而發(fā)揮抗氧化作用〔9〕。Wang等〔10〕研究發(fā)現(xiàn)灌胃補陽還五湯可延長腦缺血大鼠的壽命，全基因組轉(zhuǎn)錄分析結(jié)果表明：與神經(jīng)發(fā)生(6個基因)，神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育(9個基因)有關(guān)的神經(jīng)保護基因上調(diào)，而與誘導炎癥(14個基因)、凋亡(15個基因)、血管發(fā)生(11個基因)及血凝固(7個基因)的破壞性基因顯著下調(diào)。為證明是否雌激素干預了補陽還五湯在腦缺血中的作用，對腦缺血模型進行卵巢切割觀察補陽還五湯的作用，結(jié)果表明補陽還五湯有可能通過增加血清和腦雌激素及雌激素受體的水平而發(fā)揮神經(jīng)保護作用〔11〕。

1.2三七總皂苷 三七總皂苷是三七提取的有效活性成分，主治活血祛瘀，通脈活絡。含有人參皂苷Rb1，人參皂苷Rg1，三七皂苷R1等主要成分，對心腦血管系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)及泌尿系統(tǒng)疾病均有較好的作用。活性氧堆積所導致的氧化應激參與的細胞死亡與阿爾茨海默病、腦卒中及腦創(chuàng)傷等神經(jīng)系統(tǒng)疾病有密切關(guān)系。因此主張?zhí)岢\用提高內(nèi)源性抗氧化功能的復合物來發(fā)揮神經(jīng)保護作用。乳酸脫氫酶釋放法表明三七葉總皂苷能降低H2O2誘導的皮質(zhì)神經(jīng)元的死亡〔12〕。在氧糖剝奪/復氧誘導的人神經(jīng)母細胞瘤細胞系(SH-SY5Y)細胞損害中，三七葉總皂苷可發(fā)揮同樣的保護作用〔13〕。Li等〔14〕研究發(fā)現(xiàn)三七總皂苷可明顯減少腦缺血部位脫氧核糖核苷酸末端轉(zhuǎn)移酶介導的缺口末端標記法(TUNEL)標記的陽性細胞，降低凋亡基因caspase-1和caspase-3的表達。聯(lián)合運用黃芪總提取物(110 mg/kg)和三七總皂苷(115 mg/kg)能增強腦缺血的保護作用，效果好與單獨運用，其作用機制可能與聯(lián)合運用提高了早期能量代謝，通過抑制線粒體凋亡C-Jun N端激酶(JNK)信號轉(zhuǎn)導而緩解遲發(fā)性凋亡〔15〕。三七總皂苷的制劑為血栓通注射液，Gui等〔16〕在一項臨床試驗中發(fā)現(xiàn)血栓通注射液可明顯提高老年腔隙性腦梗死患者的神經(jīng)功能缺陷，作用機制可能與增加腦灌注有關(guān)。

1.3黃芪 黃芪屬于豆科類植物，是最常用的補益類中藥之一，其有效成分主要包括黃芪皂苷、黃芪黃酮和黃芪多糖3種。大鼠腦缺血再灌注后，腹腔注射黃芪注射液可阻止神經(jīng)元的凋亡，減少腦梗死體積，提高神經(jīng)行為功能，作用機制可能是通過下調(diào)JNK基因的表達〔17〕。黃芪甲甘是從黃芪多糖分離出來的純化提取物，在黃芪中含量最高，對心腦血管疾病發(fā)揮保護作用，其作用原理可能是通過改善血腦屏障，增加大腦局部血流量，也可能是阻止基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)-9和水通道蛋白(AQP)4的上升〔18〕，同時還可以與降低缺血腦組織丙二醛的水平，增加抗氧化酶谷胱甘肽和超氧化物歧化酶的表達有關(guān)聯(lián)。黃芪甲苷可通過上調(diào)腦神經(jīng)生長因子(NGF)mRNA的表達促進海馬NSCs的增殖、分化〔19〕。與三七的3種有效成分(Rb1、Rg1、R1)配伍可增強腦缺血/再灌后抗氧化應激損傷，其作用原理可能為通過激活核轉(zhuǎn)錄因子E2相關(guān)因子(Nrf)2/血紅素加氧酶(HO)-1信號通路，促進Nrf2合成和核轉(zhuǎn)位，然后上調(diào)下游基因HO-1等的表達〔20〕。腦缺血后進行溶栓治療可出現(xiàn)無癥狀性腦出血性轉(zhuǎn)化，而黃芪聯(lián)合川芎嗪可通過維持血腦屏障的完整性而減輕缺血誘導的微出血性轉(zhuǎn)化〔21〕。

1.4Rb1 Rb1是一種固醇類化合物，含有多種化學成分，包括Rh2、Rg1、Rg2、Rh1、Rb、Ro等，具有血管舒張、抗感染、抗氧化和抗癌的作用。炎癥和神經(jīng)元凋亡是腦缺血再灌的兩個顯著病理特征，可引起神經(jīng)功能障礙。而過氧化物酶體增殖劑激活受體(PPAR)γ信號通路及其下游效應器HO-1可保護神經(jīng)元免受這些傷害〔22〕。Rg1可通過PPARγ/HO-1信號通路調(diào)節(jié)腦缺血大鼠的海馬神經(jīng)元的凋亡和炎癥，且可以降低血腦屏障的通透性，下調(diào)蛋白酶激活受體(PAR)-1和AQP4的表達從而發(fā)揮神經(jīng)保護作用〔23～25〕。人參皂苷Rd不但減少缺血再灌對大腦的損害，還可通過激活磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)/絲氨酸蘇氨酸蛋白激酶(Akt)和細胞外信號調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK)1/2信號通路、增加VEGF和BDNF的表達而促進缺血區(qū)域的神經(jīng)再生〔26〕。腦損傷后大量的谷氨酸進入胞內(nèi)可引起興奮性細胞毒性，導致神經(jīng)元死亡和神經(jīng)退行性進程。而給予Rd干預可通過PI3K/Akt和ERK1/2通路，上調(diào)星形谷氨酸轉(zhuǎn)運體(GLT)-1清除過多的谷氨酸〔27〕。人參皂苷Rb1抑制NF-κB通路的部分激活，從而降低腦缺血部位TNF-α，白細胞介素(IL)-6蛋白和mRNA水平〔28〕。Gao等〔29〕指出人參皂苷Rb1可促進缺血側(cè)紋狀體的神經(jīng)再生，調(diào)控缺血側(cè)腦組織的BDNF和caspase-3的表達。腦缺血后Tau蛋白磷酸化，并且Tau蛋白的磷酸化是腦卒中后癡呆的高危影響因子。人參皂苷Rd可通過PI3K/Akt/糖原合成酶激酶(GSK)-3β通路降低Tau蛋白的磷酸化〔30〕。

1.5川芎嗪(TMP) Toll樣受體(TLR)信號通路在腦缺血再灌注中起著重要作用，Tollip蛋白是TLR信號內(nèi)源性負極調(diào)制器，抑制TLR，參與炎性疾病。抑制Akt信號通路促進神經(jīng)元凋亡和缺血性炎癥〔31〕。腦缺血后，TMP可促進側(cè)腦室室管膜區(qū)(SVZ)的細胞增殖和分化，降低大腦皮層和齒狀回內(nèi)源性一氧化氮合酶(eNOS)的表達〔32〕，同時通過抑制高遷移率族蛋白(HMG)B1/TLR4通路，增加Nrf2/HO-1的表達，激活ERK信號通路而發(fā)揮對腦缺血的神經(jīng)保護作用〔33〕。出血轉(zhuǎn)化是腦缺血后經(jīng)常發(fā)生的無癥狀性事件，而黃芪聯(lián)合TMP可通過維持血腦屏障的完整性而緩解微出血轉(zhuǎn)化〔21〕。實時定量聚合酶鏈反應(PCR)顯示TMP聯(lián)合黃芪甲苷可減少腦缺血再灌損傷鼠腦IL-1β和caspase-3基因表達的水平〔34〕。體內(nèi)實驗表明TMP的類似物CXC195通過減少神經(jīng)元的凋亡而發(fā)揮神經(jīng)保護作用，并且其作用機制可能是啟動了PI3K/Akt/GSK3b信號通路〔35〕；體外實驗證明CXC195通過激活PI3K/Akt信號通路誘導eNOS的磷酸化而發(fā)揮神經(jīng)保護作用〔36〕。一般來說在局灶性腦缺血4 h內(nèi)靜脈注射TMP可增加硫氧還蛋白的基因轉(zhuǎn)錄而減少腦損害〔37〕。

2 問題與展望

腦缺血后的神經(jīng)再生過程涉及多因素和機制的神經(jīng)發(fā)生過程。目前針對其中某一個環(huán)節(jié)或途徑單一的中藥治療的研究，主要以單味中藥提取物單體或者中藥復方為主，研究對象多為動物。考慮到中醫(yī)藥強調(diào)整體論治和辨證處理，很難從某一個分子物上去闡釋其作用原理，此外，究竟是采取血清藥理學還是血漿藥理學來研究中藥的作用機制目前尚無定論。關(guān)于腦缺血后的神經(jīng)再生還需要進行多中心、大樣本、隨機雙盲的研究，考察量效、治療時間窗的關(guān)系。

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