中醫(yī)藥對腦缺血再灌注損傷后血腦屏障保護作用機制的研究進展

李寶龍，黃家鵬，王嬌嬌，段婷婷，高彤，周忠光

(黑龍江中醫(yī)藥大學，黑龍江 哈爾濱 150040)

缺血性腦卒中是老年人常見疾病，該疾病的高發(fā)病率、高死亡率以及高致殘率特點使其成為全球關(guān)注的健康難題[1]，腦缺血再灌注損傷(cerebral ischemia-reperfusion injury，CIRI)是腦缺血一定時間恢復血液供應(yīng)后，其功能不但未能恢復，反而出現(xiàn)了更嚴重的腦機能障礙。CIRI是一個復雜而迅速的級聯(lián)反應(yīng)過程，其發(fā)生機制主要與興奮性氨基酸毒性、細胞內(nèi)鈣超載、自由基損傷、炎癥反應(yīng)、細胞凋亡和血-腦脊液屏障的破壞等有關(guān)[2-3]。CIRI的程度與血腦屏障的形態(tài)和結(jié)構(gòu)的改變密切相關(guān)[4]。血腦屏障(Blood-brain barrier BBB)是腦內(nèi)部一個復雜的結(jié)構(gòu)，由腦內(nèi)皮細胞、星形膠質(zhì)細胞終足和周細胞組成。星形膠質(zhì)細胞足突、腦血管內(nèi)皮細胞和基底膜組成[5]。BBB可以控制血液和腦組織間的物質(zhì)交換，允許營養(yǎng)物質(zhì)通過，防止有害物質(zhì)侵入，保護中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。保護BBB，減輕CIRI的危害已成為目前中醫(yī)藥對缺血性腦病保護作用的研究熱點之一，綜合近年來的相關(guān)實驗研究其可能作用機制有以下幾方面。

1 抑制水通道蛋白-4(AQP-4)的表達

水通道蛋白-4(Aaquaporin-4，AQP-4)在大腦組織中表達豐富，在保護神經(jīng)功能方面有著重要的作用。AQP-4主要分布于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的膠質(zhì)細胞和室管膜上皮細胞，是腦內(nèi)膠質(zhì)細胞的基因標志物。CIRI后，AQP-4表達增加導致BBB損傷，形成血管源性腦水腫[6-7]。抑制AQP-4的表達，可減輕保護BBB損害，防止BBB通透性增加。李敏等[8]采用線栓法制備CIRI模型(缺血2 h，再灌注24 h)，以梔子苷、黃芪苷為治療藥物，再灌注前30 min給予腹腔注射給藥，再灌注24 h后斷頭取腦，結(jié)果發(fā)現(xiàn)黃芪苷配伍梔子苷配伍能明顯降低腦含水量、Na+，K+-ATP酶活力等，抑制了AQP-4蛋白的表達，降低了BBB的通透性，達到了對腦損傷的保護。卞煒等[9]采用線栓法復制大鼠CIRI模型，以電針針刺百會穴及四關(guān)穴為治療方法，腦缺血再灌注后1 h進行，刺激時間為20 min，每天1次，結(jié)果發(fā)現(xiàn)電針治療組的細胞核、核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、溶酶體等超微結(jié)構(gòu)清晰，內(nèi)皮細胞緊密連接結(jié)構(gòu)整齊、基底膜完整、血管管腔大。研究發(fā)現(xiàn)電針治療組在CIRI后BBB的AQP-4的表達得到抑制，從而減輕腦水腫。陳紅兵等[10]線栓法復制大鼠CIRI模型，以胡黃連苷為治療藥物，缺血后2 h腹腔注射給藥，結(jié)果發(fā)現(xiàn)胡黃連苷能使大鼠的神經(jīng)功能評分下降、腦梗死體積縮小，AQP-4的表達水平明顯降低。

2 抑制基質(zhì)金屬蛋白酶MMP-9的活性

基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)對BBB產(chǎn)生重要的影響。MMPs是導致BBB破壞因素之一，其中與CIRI后BBB損害關(guān)系最密切的是MMP-9。MMP-9可對細胞外基質(zhì)起降解作用，其對基底膜和內(nèi)皮細胞間的緊密連接破壞導致BBB破壞[11-12]。張雯等[13]采用線栓法建立CIRI模型，以羅布麻提取物為治療藥物，造模前灌胃給藥7 d，結(jié)果發(fā)現(xiàn)羅布麻提取物改善了CIRI的神經(jīng)功能損害，腦梗死面積顯著減少，BBB結(jié)構(gòu)改變的程度減低，基質(zhì)金屬蛋白酶MMP-9的表達明顯下調(diào)。徐士新等[14]采用線栓法制備大鼠CIRI模型，將大鼠分為以三七總皂苷作為治療藥物。造模成功后尾靜脈注射給藥，結(jié)果發(fā)現(xiàn)三七總皂苷組的伊文思藍(Evans Blue，EB)染色試驗，EB含量降低，降低了BBB的通透性，基質(zhì)金屬蛋白酶MMP-9的表達也明顯得到抑制。通過抑制金屬蛋白酶MMP-9的活性達到減輕腦水腫的表現(xiàn)，可能通過對保護基底膜的完整性起到一定作用。曲直友等[15]采用線栓法制備CIRI模型，以黃芪甲苷為治療藥物，腦缺血1.5 h再灌注24 h后即刻腹腔注射黃芪甲苷，結(jié)果發(fā)現(xiàn)黃芪甲苷組的EB含量減低，下調(diào)MMP-9蛋白的表達，降低了BBB的通透性，阻止腦缺血病程的發(fā)展。

3 上調(diào)緊密連接蛋白ZO-1、occludin的表達

緊密連接(Tight junction，TJ)與血腦屏障的功能密切相關(guān)。TJ是維持BBB結(jié)構(gòu)與功能的重要基礎(chǔ)，ZO-1是膜相關(guān)鳥苷酸激酶家族的成員，主要表達在內(nèi)皮周圍，是TJ正常構(gòu)象重要的調(diào)節(jié)器，ZO-1表達水平的高低與BBB的通透性密切相關(guān)[16]，occludin蛋白是構(gòu)成TJ的重要跨膜蛋白，對其組成和維持屏障功能起到了重要作用[17]。腦組織微血管緊密連接蛋白ZO-1、occludin等的損害，增加了BBB的通透性，導致腦水腫和腦出血，使腦缺血后腦組織病理及神經(jīng)功能損害增加。上調(diào)緊密連接蛋白的表達成為保護CIRI后BBB的關(guān)鍵之一[18-20]。金竹青等[21]，采用線栓法制作小鼠CIRI模型，以電針針刺百會穴進行治療，結(jié)果發(fā)現(xiàn)電針治療明顯減輕腦組織腫脹程度，降低BBB通透性，緊密連接蛋白ZO-1水平明顯增加?？赡苁峭ㄟ^電針刺激使得緊密連接蛋白ZO-1水平增高達到BBB的保護。李希等[4]，采用線栓法制造CIRI模型，以化濁活血湯為治療藥物，造模成功后24 h后給藥，結(jié)果顯示化濁活血湯組的神經(jīng)功能缺損程度減輕，HE染色結(jié)果顯示中藥組缺血壞死區(qū)域減少，緊密連接蛋白ZO-1的表達量有所增加。CIRI屬于中風證范疇，其病機為“濁凝閉阻清竅，瘀毒損傷腦絡(luò)”，采用“化濁解毒，活血通絡(luò)”的方法，對緊密連接蛋白ZO-1的表達量進行調(diào)控從而達到保護BBB的作用。孫曉偉[22]等，采用線栓法制作CIRI模型，對大鼠的百會穴透刺曲鬢，結(jié)果顯示進行頭穴針刺的大鼠神經(jīng)功能明顯改善， ZO-1蛋白的表達明顯增加。研究表明通過上調(diào)ZO-1蛋白的表達對缺血后的BBB起到了保護作用。楊濤等[23]采用結(jié)線栓法復制CIRI模型，以補腎祛痰活血湯為治療藥物，灌胃給藥3 d后進行手術(shù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)治療組的腦組織含水量較少，HE染色結(jié)果顯示壞死細胞較少，提高occludin和ZO-1的表達水平，減少腦組織損傷，保護CIRI后的BBB。

4 調(diào)節(jié)炎癥因子

炎癥因子在神經(jīng)系統(tǒng)疾病中起到關(guān)鍵的作用。在缺氧情況下星形膠質(zhì)細胞會釋放出炎癥介質(zhì)，CIRI后腦組織內(nèi)會滲入血液系統(tǒng)的成分，導致血源性水腫[24]。繼而導致內(nèi)皮細胞的IL-1β、TNF-α、ICAM-1、MCP-1等的基因表達上調(diào)，緊密連接分裂、BBB破壞[25-26]。張楠等[27]采用結(jié)扎雙側(cè)頸動脈建立CIRI模型，以三七、人參配伍作為治療藥物，術(shù)前灌胃給藥14 d。結(jié)果顯示配伍組的腦梗死比例和腦含水量與模型組比較明顯降低，EB含量較少，IL-1β、TNF-α的表達水平明顯降低，IL-10含量明顯增高。IL-1β可以觸發(fā)炎癥和免疫反應(yīng)，增加白細胞浸潤，促進內(nèi)皮細胞粘附，促使NOS生成，產(chǎn)生自由基和誘導興奮性氨基酸，破壞BBB。邵欣然等[28]采用結(jié)扎左側(cè)頸外動脈法復制大鼠CIRI模型，以冰片作為保護藥物，術(shù)前給藥7 d。結(jié)果顯示冰片給藥組神經(jīng)功能評分較低，EB實驗檢測BBB通透性較低，并且TNF-α的水平降低。TNF-α參與機體的炎性反應(yīng)和免疫應(yīng)答，使BBB的通透性增加，冰片通過降低TNF-α的表達而減輕ICRI對BBB的破壞。趙瑩[29]等采用線栓法復制大鼠CIRI模型，以西洋參葉作為治療藥物，腹腔注射3 d，缺血2 h，再灌注24 h，結(jié)果顯示大鼠神經(jīng)功能評分明顯降低，TTC染色顯示腦梗死體積減小，EB實驗測定BBB的損傷程度減弱， IL-1β、IL-6、TNF-α的表達水平明顯得到抑制。說明西洋參葉對BBB進行保護可能與抑制炎癥因子的產(chǎn)生相關(guān)。

5 其他可能機制

除以上可能機制外，研究發(fā)現(xiàn)腦缺血再灌注損傷后血腦屏障的破壞仍有其他的可能機制。血管內(nèi)皮細胞生長因子包括VEGF-A、促血管生成素Ang-1等，VEGF-A可以增強微血管通透性，使BBB的通透性增高，從而導致CIRI進一步加重[30]。Ang-1通過PI3K/Akt信號通路抑制內(nèi)皮細胞的凋亡，保護BBB，降低BBB通透性[31]。林咸明等[32]采用線栓法建立大鼠CIRI模型，以電針針刺百會、水溝穴位進行治療，術(shù)前電針針刺預處理15 d，結(jié)果顯示電針預處理組神經(jīng)功能評分降低，大鼠腦梗死體積較少，水腫情況減輕，并且VEGF-A的表達得到抑制。說明通過多環(huán)節(jié)調(diào)節(jié)VEGF，對BBB進行保護?；啄な莾?nèi)皮細胞與星形膠質(zhì)細胞之間的復雜的結(jié)構(gòu)，主要由纖維連接蛋白(FN)、層黏連蛋白(LN)、IV型膠原蛋白(Col-IV)等細胞外基質(zhì)(ECM)構(gòu)成。纖維連接蛋白是基底膜的重要成分，與IV膠原蛋白結(jié)合，將基底膜與周圍組織以及細胞外間質(zhì)項鏈[33]。于學平等[34]采用線栓法制作大鼠CIRI模型，對大鼠進行針刺治療，在灌注后2h后從百會進針透刺曲鬢捻轉(zhuǎn)5 min，留針30 min，結(jié)果表明治療組的腦梗死體積較小，腦含水量較低，基底膜的超微結(jié)構(gòu)無明顯改變，并且FN表達相對含量增加。說明通過針刺治療FN含量增加，減輕了CIRI后引起的BBB基底膜降解并減輕了BBB的破壞和腦損傷的加重。

6 小結(jié)

阻斷大腦中動脈的大鼠CIRI模型中，由于氧壓的變化、緊密連接蛋白的重新分布，中性粒細胞的浸潤造成BBB通透性增大。研究表明，具有“芳香開竅”“補氣瀉火”“平肝鎮(zhèn)驚，安神益智”“化濁解毒，活血通竅”等功效的多種中藥及中醫(yī)特有的針刺治療，可通過不同途徑對CIRI后BBB起到保護作用。中藥的多成分、多靶點的作用，在治療ICRI中存在多種可能機制。隨著相關(guān)研究的不斷深入，將為今后開展中醫(yī)藥防治CIRI提供新的研究靶點，為探索中醫(yī)藥治療作用的物質(zhì)基礎(chǔ)提供思路和方法。