植物雌激素在腦缺血再灌注損傷中神經(jīng)保護(hù)機(jī)制的研究進(jìn)展*

郭敏敏 王勇

(廣西腫瘤免疫與微環(huán)境調(diào)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 桂林 541004)

腦卒中(又稱腦中風(fēng)、腦血管意外)具有“五高”特點(diǎn)(高發(fā)病率、高致殘率、高死亡率、高復(fù)發(fā)率、高經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān))，是我國人口死亡的首要原因。根據(jù)《中國腦卒中防治報(bào)告(2017)》，我國腦卒中的發(fā)病率和患病率都在逐年上升[1]。腦卒中是一種急性腦血管疾病，通常所說的腦卒中是指腦血管突然破裂或阻塞時(shí)，腦組織供血、供氧急劇下降而產(chǎn)生的腦損傷。臨床上腦卒中可分為缺血性和出血性腦卒中，缺血性腦卒中所占比例大約為70%。因此缺血性腦卒中的治療和研究在臨床上有重要的意義和價(jià)值。

溶栓治療是目前公認(rèn)最有效的救治缺血性腦卒中的方法，然而溶栓治療有非常嚴(yán)格的時(shí)間窗，如超出時(shí)間窗繼續(xù)進(jìn)行溶栓治療，反而會導(dǎo)致腦缺血再灌注損傷(Cerebral ischemia reperfusion injury，CIRI)，使病情加重。目前研究發(fā)現(xiàn)缺血再灌注損傷的發(fā)生機(jī)制主要包括：鈣調(diào)節(jié)失調(diào)、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、炎癥、氧化應(yīng)激、能量代謝紊亂等[2]。

根據(jù)臨床觀察發(fā)現(xiàn)，腦卒中有性別差異，即男性較同齡女性發(fā)生腦卒中概率高[3]，而且此種“雄性易患”現(xiàn)象也在腦缺血再灌注損傷的動物模型中得到證實(shí)[4]。研究表明，腦卒中的此種性別差異與雌激素相關(guān)，雌激素有神經(jīng)保護(hù)作用[5]。因此，雌激素替代療法(Estrogen replacement therapy，ERT)為腦卒中的防治提供了新的思路。然而，傳統(tǒng)的雌激素替代療法在一定程度上也增加了增加乳腺癌、子宮內(nèi)膜癌、卵巢癌等的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)，限制了雌激素在臨床上防治腦卒中的應(yīng)用。，開發(fā)不良反應(yīng)少的類雌激素效應(yīng)的化合物已成為現(xiàn)代腦卒中藥物研究的熱點(diǎn)之一。植物雌激素(Phytoestrogen，PE)作為一類天然雜環(huán)多酚類化合物，其結(jié)構(gòu)與人體內(nèi)源性雌二醇相似，進(jìn)入體內(nèi)后在不同生理?xiàng)l件下可產(chǎn)生雌激素樣作用和抗雌激素樣作用。相對內(nèi)源性雌激素而言，植物雌激素能極大地減少雌激素替代療法的某些副作用。因此，近年來植物雌激素在腦缺血再灌注損傷中的藥理學(xué)作用研究受到了人們的廣泛關(guān)注。本文將對植物雌激素在腦缺血再灌注損傷中相關(guān)的神經(jīng)保護(hù)機(jī)制的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 植物雌激素的來源、特性與分類

植物雌激素是一類從植物中提取的具有雜環(huán)多酚的生物活性物質(zhì)，其結(jié)構(gòu)與內(nèi)源性雌激素雌二醇類似。植物雌激素雖也同雌二醇一樣能與體內(nèi)的雌激素受體(ERα與ERβ)結(jié)合，但其活性僅為雌二醇的1/1000～1/10萬，相對較低的活性使其在體內(nèi)不同生理?xiàng)l件下產(chǎn)生不同的作用。當(dāng)內(nèi)源性雌激素濃度較高時(shí)，植物雌激素競爭性結(jié)合雌激素受體后，能降低雌激素的作用，產(chǎn)生抗雌激素作用；而當(dāng)內(nèi)源性雌激素濃度較低時(shí)，植物雌激素與雌激素受體結(jié)合后，能增強(qiáng)雌激素的作用，產(chǎn)生雌激素樣作用。此外植物雌激素還具有調(diào)整雌激素受體比例、降低雄激素水平、抑制雌激素合成酶等作用[6]。植物雌激素除了具有上述共性外，還具有其它各自的特性。

植物雌激素作為一類能夠與雌激素受體結(jié)合產(chǎn)生調(diào)控作用的化合物，根據(jù)其化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同，主要分為異黃酮類(Isoflavones)、香豆雌酚類(Coumestrol)、木酚素類(Lignans)、二苯乙烯類(Stilbenes)。

異黃酮是以3-苯基苯并二氫吡喃為基本結(jié)構(gòu)的一類植物雌激素，目前已知的異黃酮有12種，其中3種以苷元形式存在，另外9種以葡萄糖苷形式存在。主要有芒柄花黃素(Formononetin)、鷹嘴豆素A(Biochanin A)、葛根素(Puerarin)、毛蕊異黃酮(Calycosin)、染料木素(Genistein)、黃豆苷元(Daidzein)、淫羊藿苷(Icariin)、鳶尾黃酮苷(Tectoridin)等，廣泛存在于豆科、莧科、?？?、蝶形花亞科、薔薇科、鳶尾科等植物中。

香豆雌酚是以苯并α-吡喃酮為主要結(jié)構(gòu)的順式鄰羥基桂皮酸內(nèi)酯類化合物，自然界中主要存在于苜蓿屬及部分豆類中。主要有補(bǔ)骨脂素(Psoralen)、蛇床子素(Osthole)、擬雌內(nèi)酯(Coumestrol)、歐前胡素(Imperatorin)、異補(bǔ)骨脂素(Isopsoralen)等，也可根據(jù)結(jié)構(gòu)將其分為呋喃香豆素、吡喃香豆素、簡單香豆素、異香豆素等。

木酚素是p-羥基苯乙烯單體氧化偶聯(lián)的一類植物雌激素，有C6-C3基本骨架，大多呈游離狀態(tài)，也有部分以糖苷形式存在于植物中。其分布主要在馬兜鈴科、夾竹桃科、爵床科等植物中，根據(jù)其結(jié)構(gòu)的聚合狀態(tài)不同可分為木脂素(Lignan)和新木脂素(Neolignan)兩大類。主要包括異落葉松脂素(Isolariciresinol)、開環(huán)異落葉松樹脂酚(Secoisolariciresinol)、松脂酚(Pinoresinol)、落葉松樹脂醇(Lariciresinol)、7-羥基羅漢松脂酚(7-hydroxymatairesinol)、脫水開環(huán)異落葉松脂酚(Anhydrosecoisolariciresinol)、梣皮樹脂醇(Medioresinol)、丁香脂素(Syringaresinol)、去甲二氫愈創(chuàng)木酸(Nordihydroguaiaretic acid)、和羅漢松脂素(Matairesinol)等。

二苯乙烯類植物雌激素主要有虎杖苷、反式白藜蘆醇、白藜蘆醇等，其主要以苷或苷元單體、二聚體、多聚體等形式存在于自然界中，存在于寥科、蘚類等植物中。

2 植物雌激素在腦缺血再灌注損傷中的神經(jīng)保護(hù)機(jī)制

2.1 植物雌激素對腦缺血再灌注損傷中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的影響

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是真核細(xì)胞中的一種重要細(xì)胞器，在腦缺血再灌注過程中引發(fā)的缺氧、酸中毒、ATP耗竭、Ca2+紊亂等代謝異常，可使內(nèi)質(zhì)網(wǎng)出現(xiàn)障礙，從而導(dǎo)致未折疊蛋白或錯誤折疊蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)積聚，這種反應(yīng)即為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(Endoplasmic reticulum stress，ERS)。當(dāng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激產(chǎn)生時(shí)，GRP78與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上三種跨膜蛋白即IRE-1(Inositol requiring protein 1)、PERK(PKR-like ER kinase)和ATF6(Activating transcription factor 6)解離，促使未折疊或錯誤折疊蛋白恢復(fù)正確構(gòu)象，同時(shí)激活下游的CHOP[7]。

三七皂苷R1(Notoginsenoside R1，NGR1)是一種從三七中提取出來的植物雌激素，其具有多種生物學(xué)特性，包括抗氧化、抗炎、抗凋亡和神經(jīng)保護(hù)作用等[8, 9]。Yan Wang等研究發(fā)現(xiàn)，在原代神經(jīng)元的氧糖剝奪模型中，GRP78與PERK/IRE-1結(jié)合減弱，而NGR1處理后這種結(jié)合力明顯增強(qiáng)，說明NGR1可減輕內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，對腦缺血再灌注損傷發(fā)揮保護(hù)作用[10]。川陳皮黃素(Nobiletin, NOB)是一種從柑橘果皮分離出來的生物類黃酮和多酚化合物，研究證實(shí)它參與凋亡、炎癥和血管生成等[11-14]。Ziru Li等研究發(fā)現(xiàn)，氧糖剝奪的原代神經(jīng)細(xì)胞GRP78和CHOP蛋白水平升高，而NOB處理后降低了這兩種蛋白表達(dá)水平，說明NOB可以減緩內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，保護(hù)受損的神經(jīng)細(xì)胞[15]。因此，植物雌激素可能在腦缺血再灌注損傷中通過減緩內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。

2.2 植物雌激素對腦缺血再灌注損傷中自噬的調(diào)節(jié)作用

自噬是將自身蛋白質(zhì)或者細(xì)胞器吞噬并包裹形成囊泡，與溶酶體結(jié)合并降解，使之重新回收利用的過程。自噬可分為大自噬，小自噬和分子伴侶介導(dǎo)的自噬。自噬分解代謝過程由許多自噬相關(guān)蛋白介導(dǎo)，包括LC3(Microtubule-associated protein light chain 3)、Beclin 1和p62(Nucleoporin p62)等。近年來研究發(fā)現(xiàn)，腦缺血后的再灌注損傷能引起炎癥、氧化應(yīng)激和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)，并可誘導(dǎo)自噬[16].

毛蕊異黃酮是從黃芪中提取的一種植物雌激素，Yong Wang等研究發(fā)現(xiàn)，腦缺血再灌注大鼠腦組織中p62的水平降低，而毛蕊異黃酮處理后促進(jìn)了p62的表達(dá)[17]。姜黃素是從姜科、天南星科等植物的根莖中提取的一種植物雌激素，其具有抗炎、抗氧化及治療耐藥結(jié)核病等作用[18, 19]。Lifa Huang等在研究中發(fā)現(xiàn)，姜黃素可通過PI3K/Akt/mTOR通路下調(diào)LC3-II/LC3-I，抑制缺血再灌注模型大鼠自噬的激活，發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用[20]。因此，植物雌激素可能在腦缺血再灌注損傷中通過調(diào)節(jié)自噬來發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。

2.3 植物雌激素對腦缺血再灌注損傷中氧化應(yīng)激的作用

氧化應(yīng)激是體內(nèi)因氧化與抗氧化作用失衡，產(chǎn)生過多的活性氧(Reactive oxygen species，ROS)，進(jìn)一步引發(fā)機(jī)體損傷的過程。腦是一個耗氧量和需氧量極高的器官，產(chǎn)生的氧自由基也較多，易受氧自由基的攻擊，因此腦組織對氧化應(yīng)激反應(yīng)較為敏感。異槲皮素是一種從青藤，柿子等植物中提取的植物雌激素，因其具有抗炎、抗凋亡和抗氧化等作用，被嘗試應(yīng)用于某些神經(jīng)系統(tǒng)疾病[21]。Yunyi Dai等研究發(fā)現(xiàn)，在腦缺血再灌注的動物模型中，異槲皮素可通過抑制Nrf2介導(dǎo)的氧化應(yīng)激過程，減弱腦損傷[22]。因此，植物雌激素可能在腦缺血再灌注損傷中通過減緩氧化應(yīng)激發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。

2.4 植物雌激素對腦缺血再灌注損傷中炎癥反應(yīng)的影響

腦缺血再灌注損傷過程中，缺血灶內(nèi)炎癥細(xì)胞激活后產(chǎn)生大量炎性因子，形成一種相互增強(qiáng)、相互促進(jìn)的級聯(lián)反應(yīng)，并可通過炎癥信號通路使腦組織由缺血性損傷向炎癥性損傷轉(zhuǎn)變。因此炎癥與腦卒中后的繼發(fā)性損傷機(jī)制密切相關(guān)[23]。鷹嘴豆素A是一種天然的甲氧基化異黃酮。Wenbo Wang等研究發(fā)現(xiàn)，在腦缺血再灌注的動物模型中，TNF-α，IL-1β等炎性因子水平升高，而鷹嘴豆素A處理后降低這些炎性因子水平，同時(shí)抑制了缺血再灌注過程中p38 MAPK信號通路的激活，說明鷹嘴豆素A可能通過抑制炎癥反應(yīng)發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用[24]。

2.5 植物雌激素在腦缺血再灌注損傷中的其他保護(hù)作用機(jī)制

腦缺血再灌注損傷中神經(jīng)細(xì)胞的凋亡過程包括內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激途徑、死亡受體途徑和線粒體途徑，凋亡相關(guān)蛋白有Caspase蛋白家族、Bcl-2蛋白家族、TNF家族、細(xì)胞色素C、p53、TNFR-1等，Bax/Bcl-2比率的變化能直接影響受損神經(jīng)細(xì)胞的存活和凋亡。有研究表明芒柄花黃素在大鼠腦缺血再灌注損傷中能降低Bax/Bcl-2值從而減少凋亡，產(chǎn)生神經(jīng)保護(hù)作用[25]。染料木黃酮能通過降低線粒體內(nèi)ROS水平、阻止細(xì)胞色素C釋放、降低Caspase-3的活性從而抑制凋亡，產(chǎn)生神經(jīng)保護(hù)效應(yīng)[26]。在腦缺血再灌注中基質(zhì)金屬蛋白酶-9 (matrix metalloproteinase-9，MMP-9)大量增加，不僅直接造成腦損傷，也能損傷血腦屏障。植物雌激素白藜蘆醇能通過抑制MMP-9的表達(dá)產(chǎn)生神經(jīng)保護(hù)作用[27]。miRNA家族是一類小的單鏈非編碼RNA，在體內(nèi)通過RNA聚合酶和核糖核酸酶加工形成，作為miRNA家族中的成員miR-375，其在體內(nèi)參與多種病理生理調(diào)節(jié)，包括細(xì)胞周期的調(diào)節(jié)、細(xì)胞增殖及凋亡的調(diào)控、胰島素的分泌等[28]。有研究發(fā)現(xiàn)毛蕊異黃酮能通過調(diào)節(jié)miR-375與RASD1的表達(dá)，對大鼠腦缺血再灌注損傷發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用[29]。

3 小結(jié)與展望

綜上所述，植物雌激素具有廣泛的藥理活性，其臨床應(yīng)用前景良好，但植物雌激素對于腦缺血再灌注方面的防治機(jī)制還有待深入探討。而且對于植物雌激素的研究目前多停留于動物與細(xì)胞實(shí)驗(yàn)，在臨床上的推廣使用尚需進(jìn)一步驗(yàn)證。期望植物雌激素的藥理學(xué)研究在未來能有深入進(jìn)展，并將其應(yīng)用于腦缺血再灌注的臨床治療。