黃芩對(duì)神經(jīng)退行性疾病作用的研究進(jìn)展

張 會(huì)，丁圣愷，劉倩倩，商亞珍

（承德醫(yī)學(xué)院中藥研究所/河北省中醫(yī)藥抗癡呆重點(diǎn)研究室，河北承德 067000）

神經(jīng)退行性疾病（Neurodegenerative disease,ND）是以特異性神經(jīng)元變性或死亡為主要特征的一類進(jìn)行性神經(jīng)系統(tǒng)疾病，包括腦卒中、癲癇、阿爾茨海默?。ˋlzheimer disease,AD）、帕金森病（Parkinson disease,PD）和多發(fā)性硬化癥（multiple sclerosis,MS）等。盡管它們的發(fā)病機(jī)制不完全相同，但神經(jīng)炎癥反應(yīng)、內(nèi)源性抗氧化能力降低、興奮性神經(jīng)毒性損傷及細(xì)胞凋亡等都與這些疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。一系列研究發(fā)現(xiàn)，黃芩（Scutellaria baicalensis Georgi）及其莖葉具有抗神經(jīng)炎癥、抗氧化應(yīng)急、緩解興奮性神經(jīng)毒性及抑制神經(jīng)細(xì)胞凋亡的作用，可能對(duì)ND的治療有效，發(fā)揮藥理作用的主要成分為黃芩中的黃芩苷、黃芩素[1]及黃芩莖葉黃酮（Flavonoids from the stems and leaves of Scutellaria baicalensis Georgi,SSF）中的野黃芩苷、芹菜素和白楊素等[2]。本文就黃芩對(duì)ND治療作用的研究予以綜述。

1 黃芩對(duì)出血性腦損傷的治療作用

腦出血（Intracerebral hemmorhage,ICH）占腦卒中的10%～20%，具有發(fā)病率、致殘率和病死率極高的特點(diǎn)，病理特征包括血腦屏障破壞、炎癥反應(yīng)、氧自由基損傷和神經(jīng)元凋亡等?；|(zhì)金屬蛋白酶（Matrix metalloprotein,MMP）與血腦屏障的破壞有關(guān)，凝血酶可通過蛋白酶激活受體-1（Protease-activatedreceptors-1,PAR-1）激活MMP-9和MMP-2陽(yáng)性細(xì)胞，從而破壞血腦屏障，引起血管源性腦水腫。黃芩苷能有效抑制膠原酶Ⅶ所致腦出血模型大鼠腦組織PAR-1、MMP-9、半胱天冬酶3（Caspase-3）、核轉(zhuǎn)錄因子（Nuclear tran- scription factor-κB,NF-κB）和天冬氨酸受體 （N-methyl-D-aspartate receptors,NMDARs）的表達(dá)，減輕腦水腫及改善神經(jīng)功能[4]。腦出血后可導(dǎo)致腦組織缺血、缺氧，進(jìn)而產(chǎn)生大量的氧自由基和超氧自由基，超氧化物歧化酶 （Superoxide dismutase,SOD）的活性可反映機(jī)體清除超氧陰離子自由基的能力，丙二醛 （Malonaldehyde,MDA）的活性可反映機(jī)體細(xì)胞受自由基損傷的嚴(yán)重程度。有研究發(fā)現(xiàn)，黃芩苷可以通過提高SOD活性和降低MDA活性而增強(qiáng)機(jī)體抵抗自由基損害的能力，同時(shí)，抑制誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（iNOS）活性，降低NO含量，抑制其產(chǎn)生的神經(jīng)毒性，從而達(dá)到保護(hù)腦組織的作用[5]。

2 黃芩對(duì)缺血性腦損傷的治療作用

腦缺血（Cerebral ischemia，CI）廣義上是指腦血液供應(yīng)不足，難以滿足腦組織代謝需求，從而產(chǎn)生一系列癥狀的綜合征。CI的損傷機(jī)制是一個(gè)復(fù)雜的多級(jí)聯(lián)病理生理過程，CI會(huì)引發(fā)細(xì)胞能量代謝紊亂，同時(shí)，血流會(huì)對(duì)腦組織進(jìn)行再灌注，從而產(chǎn)生損傷級(jí)聯(lián)反應(yīng)，涉及興奮性氨基酸毒性、氧化應(yīng)激反應(yīng)、能量代謝障礙、細(xì)胞凋亡等。

2.1 黃芩能通過抑制興奮性氨基酸而改善CI

谷氨酸 （Glu）與天冬氨酸 （Asp）是造成腦缺血后興奮性氨基酸 （Excitatory amino acids,EAA）毒性的主要物質(zhì)。甘氨酸 （Gly）、牛磺酸 （Tau）和GABA屬于抑制性氨基酸 （Inhibitory amino acid,IAA），它們可以對(duì)抗EAA毒性引起的神經(jīng)損傷。Liu等[6]通過研究發(fā)現(xiàn)，腦缺血/再灌注后EAA升高，IAA下降，而黃芩苷納米粒預(yù)給藥可以明顯升高腦脊液中Gly、Tau和GABA含量，降低Asp、Glu含量，減輕缺血性損傷。NMDAR是重要的EAA受體，黃芩苷能抑制氧糖剝奪/復(fù)氧的SH-SY5Y細(xì)胞中NMDAR1的蛋白表達(dá)，減少EAA，發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用[7]。

2.2 黃芩能通過抗氧化改善CI

自由基連鎖反應(yīng)在缺血性腦損傷中起著十分重要的作用，Cao等[8]研究發(fā)現(xiàn)，黃芩苷可以提高全腦缺血沙鼠海馬SOD、谷胱甘肽（Glutathione,GSH）及谷胱甘肽過氧化物酶表達(dá)水平，降低MDA含量，清除氧自由基和拮抗脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，從而達(dá)到保護(hù)受損神經(jīng)細(xì)胞的作用。

2.3 黃芩能通過抗炎癥反應(yīng)改善CI

Tu等[9]研究發(fā)現(xiàn)，在永久局灶性CI大鼠模型中，黃芩苷能降低Toll樣受體2/4（toll-like receptor 2/4,TLR2/4）、炎癥細(xì)胞因子NF-κB p65、TNF-α和IL-1β的含量，抑制腦缺血大鼠腦組織中iNOS、COX-2的酶活性，從而發(fā)揮抗炎作用。Nod樣受體是調(diào)節(jié)免疫和炎癥的重要因子，黃芩苷可以通過降低OGD/RO誘導(dǎo)的BC2細(xì)胞中Nod2和TNF-α的表達(dá)保護(hù)神經(jīng)。黃芩莖葉黃酮可通過抑制IL-1β、TNF-α和IL-8的表達(dá)而提高IL-10的含量，改善缺血組織的炎癥反應(yīng)，從而對(duì)慢性腦缺血損傷起到有效的保護(hù)作用[10]。

2.4 黃芩能通過抗細(xì)胞凋亡改善CI

細(xì)胞凋亡程序從啟動(dòng)到凋亡發(fā)生，由多條細(xì)胞凋亡信號(hào)通路轉(zhuǎn)導(dǎo)實(shí)現(xiàn)，并受凋亡相關(guān)因子如Bcl-2、caspase家族基因和熱休克蛋白（Heat shock proteins,HSPs）等調(diào)節(jié)控制。黃芩苷可以通過增加腦組織和原代神經(jīng)元中Bcl-2、髓細(xì)胞白血病-1、Hsp70的mRNA和蛋白表達(dá)，改善腦缺血/再灌注損傷大鼠的腦損傷，還可以通過增加蛋白激酶ERK磷酸化水平、減少p38 MAPK和JNK磷酸化水平，并抑制caspase-3 mRNA和蛋白的表達(dá)，從而對(duì)全腦缺血/再灌注模型沙鼠發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用[11]。

2.5 黃芩能通過促進(jìn)神經(jīng)再生改善CI

神經(jīng)干細(xì)胞/祖細(xì)胞在修復(fù)神經(jīng)系統(tǒng)損傷過程中扮演重要角色，Mash-1可促使神經(jīng)干細(xì)胞/祖細(xì)胞向神經(jīng)元分化。Zhuang等[12]研究發(fā)現(xiàn)，黃芩苷可以上調(diào)Mash-1 mRNA和蛋白的表達(dá)，增加腦缺血/再灌注模型大鼠海馬齒狀回中新生細(xì)胞數(shù)量。

3 黃芩對(duì)癲癇的治療作用

癲癇是一種中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能失常的慢性疾病，臨床特征為腦神經(jīng)元異常放電引起的反復(fù)癇性發(fā)作，表現(xiàn)為突發(fā)意識(shí)障礙、四肢抽動(dòng)和眼瞼上翻等，主要病理特征是腦神經(jīng)元膜電位的不穩(wěn)定和驚厥閾值的下降。癲癇發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，至今尚未完全闡明，但癲癇發(fā)作會(huì)引起離子通道基因突變、炎性反應(yīng)、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞異常、神經(jīng)壞死凋亡和氧化應(yīng)激反應(yīng)。內(nèi)向整流性鉀離子通道蛋白Kir4.1基因異常，會(huì)導(dǎo)致鉀離子的轉(zhuǎn)移障礙，從而引發(fā)癲癇；水通道蛋白AQP4異常，會(huì)導(dǎo)致星型膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞腫脹，引起谷氨酸過度釋放，從而導(dǎo)致癲癇。黃芩中的黃芩苷能通過促進(jìn)海馬組織Kir4.1蛋白表達(dá)及抑制AQP4蛋白表達(dá)，來(lái)保護(hù)海人酸（kainic acid,KA）或匹羅卡品誘導(dǎo)的癲癇鼠的神經(jīng)損傷[13]。黃芩苷還能夠通過抑制TLR4-MyD88-NF-КB和Nrf2-ARE信息轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，減少炎性因子I L-1β、TNF-α、凋亡因子caspase-3、Bcl-2和Bax含量，抑制海馬神經(jīng)細(xì)胞的凋亡與壞死，減輕神經(jīng)細(xì)胞的炎癥反應(yīng)[14]。

4 黃芩對(duì)阿爾茨海默癥的治療作用

AD是一種常見的中樞神經(jīng)退行性疾病，主要病理學(xué)改變包括神經(jīng)細(xì)胞外β-淀粉樣蛋白（β-amyloid peptide,Aβ）聚集形成的老年斑、神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)Tau蛋白過度磷酸化所致的神經(jīng)纖維纏結(jié)及神經(jīng)元的大量丟失等，臨床表現(xiàn)為記憶、認(rèn)知和執(zhí)行功能障礙。隨著我國(guó)人口老齡化問題的加重，AD的發(fā)病率逐年上升，給社會(huì)和家庭帶來(lái)沉重的負(fù)擔(dān)。

黃芩中的多種提取成分可以起到改善AD的作用。黃芩素能通過抑制STAT1和STAT3通路磷酸化發(fā)揮抗炎作用，還能通過抑制Aβ1-42纖維形成和加快分解已形成的Aβ1-42纖維而發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用[15]。漢黃芩素可通過抑制雷帕霉素靶蛋白的活性，引起自噬起始激酶ULK-1去磷酸化，觸發(fā)自噬途徑清除Aβ；增加mTOR介導(dǎo)的糖原合成激酶的磷酸化水平，抑制tau蛋白過度磷酸化[16]；下調(diào)NF-κB的表達(dá)，降低脂多糖刺激小膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生的NO和炎性因子TNF-α、IL-6，發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。黃芩苷可抑制受Aβ1-42刺激的星形膠質(zhì)細(xì)胞與小膠質(zhì)細(xì)胞釋放的炎癥因子而改善認(rèn)知障礙。

黃芩莖葉中提取的黃酮類化合物（SSF）對(duì)多種體內(nèi)外AD模型有改善作用。SSF可不同程度地逆轉(zhuǎn)腦室注射岡田酸所致大鼠皮層tau 蛋白Thr181、Thr205、Thr212、Thr217、Ser235 位點(diǎn)過度磷酸化，減少NFT生成[17]；調(diào)節(jié)大腦皮層及海馬組織中PP1、PP2A-Cα和PP2A-Cβ的蛋白表達(dá)，抑制PHF異常生成，改善記憶障礙[18]；還可以通過調(diào)控線粒體凋亡通路中的凋亡因子Bcl-x L、Bcl-2、Cyt-C和Caspase-9的表達(dá)，抑制神經(jīng)細(xì)胞凋亡，從而改善復(fù)合Aβ所致的大鼠記憶障礙[19]。也有研究表明，SSF還能改變鋁中毒和H2O2所致癡呆小鼠腦組織中MDA和SOD的異常，發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用[20-21]。另外，黃芩莖葉中的芹黃素能促進(jìn)Cu與沉淀型Aβ25-35結(jié)合，使其轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)毒性的可溶體，保護(hù)Aβ25-35毒性損傷的海馬神經(jīng)元；還可有效促進(jìn)D-半乳糖誘導(dǎo)所致AD小鼠海馬神經(jīng)突觸囊泡蛋白及生長(zhǎng)相關(guān)蛋白43的表達(dá)，增強(qiáng)突觸修復(fù)及再生能力，有效改善小鼠的學(xué)習(xí)記憶能力[22]，并能調(diào)節(jié)APP /PS1雙轉(zhuǎn)基因小鼠ERK/CREB/BDNF通路，提高SOD和GSH-Px的活性及氧自由基的清除能力，改善小鼠的學(xué)習(xí)和記憶能力。木蝴蝶素能通過刺激腺苷受體增加BDNF含量，促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞的存活和突觸的形成，進(jìn)而發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。白楊素能通過提高SOD、CAT和GPX的活性發(fā)揮抗氧化作用，并調(diào)節(jié)BDNF的表達(dá)，來(lái)改善老年認(rèn)知和記憶能力障礙。

5 黃芩對(duì)帕金森病的治療作用

PD是一種由中腦黑質(zhì)紋狀體通路退變引起的慢性神經(jīng)退行性疾病，臨床表現(xiàn)為視覺減退、運(yùn)動(dòng)遲緩、靜止性震顫、肌強(qiáng)直及姿勢(shì)步態(tài)異常等癥狀，主要病理改變?yōu)槎喟桶纺苌窠?jīng)元的變性或死亡。目前認(rèn)為，PD的發(fā)病機(jī)制與氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)、興奮性毒性、遺傳和環(huán)境等因素有關(guān)。

李愛英等[23]發(fā)現(xiàn)，黃芩苷治療能使MPTP所致PD小鼠黑質(zhì)區(qū)多巴胺能神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)GSH含量和紋狀體DA含量明顯增加，酪氨酸羥化酶陽(yáng)性細(xì)胞丟失明顯減少，并能提高PD模型小鼠的轉(zhuǎn)棒跑步行為能力。此外，魚藤酮所致的PD大鼠模型經(jīng)黃芩苷78mg/kg/d灌胃9周后，檢測(cè)發(fā)現(xiàn)黃芩苷可顯著減輕PD大鼠的氧化應(yīng)激反應(yīng)，保護(hù)多巴胺能神經(jīng)，降低二價(jià)金屬離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1的表達(dá)，升高腦內(nèi)GSH的含量，增加黑質(zhì)中膜鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1的表達(dá)，從而減少多巴胺能神經(jīng)細(xì)胞的丟失，逆轉(zhuǎn)紋狀體DA水平的降低[24]。星形膠質(zhì)細(xì)胞功能障礙是影響多巴胺能神經(jīng)元存活的途徑之一，Cx43是負(fù)責(zé)連接星形膠質(zhì)細(xì)胞縫隙的重要成分。韓雪潔[25]通過對(duì)大鼠右側(cè)紋狀體注射小劑量6-OHDA制備PD模型，經(jīng)灌胃黃芩苷低、中、高劑量（50mg/kg、100mg/kg、200mg/kg）28天后發(fā)現(xiàn)，黃芩苷可以提高酪氨酸氫化酶（TH）細(xì)胞活性，下調(diào)Cx43蛋白表達(dá)，減少6-0HDA對(duì)PD黑質(zhì)神經(jīng)元的損害，改善PD大鼠的轉(zhuǎn)圈行為。

6 黃芩對(duì)多發(fā)性硬化癥的治療作用

MS是一種以腦、脊髓白質(zhì)脫髓鞘為特征的中樞神經(jīng)系統(tǒng)自身免疫性疾病，中青年發(fā)病率較高，且女性多于男性，臨床表現(xiàn)為肢體癱瘓、共濟(jì)失調(diào)、視覺、言語(yǔ)和感覺障礙等，發(fā)病機(jī)制與環(huán)境、遺傳和自身免疫等因素有關(guān)，病理特征為CNS脫髓鞘、軸索腫脹、炎性細(xì)胞浸潤(rùn)、星型膠質(zhì)瘢痕增生和神經(jīng)元損傷等。國(guó)際公認(rèn)研究MS的理想動(dòng)物模型為EAE模型，Th17細(xì)胞在MS中起促炎作用，其數(shù)量與MS的嚴(yán)重程度呈正比，而Treg細(xì)胞也能起抗炎作用，能維持免疫穩(wěn)態(tài)，這兩種細(xì)胞在功能上相互拮抗，SSF能通過抑制Th17細(xì)胞分化和增加Treg細(xì)胞數(shù)量來(lái)改善EAE大鼠的神經(jīng)功能的評(píng)分，減輕大鼠脊髓組織的炎性細(xì)胞浸潤(rùn)情況，延遲EAE大鼠的發(fā)病時(shí)間，達(dá)到改善EAE大鼠病情的作用[26]。另有研究發(fā)現(xiàn)，EAE大鼠腹腔注射2%黃芩苷溶液后，體內(nèi)凋亡因子NF-κBp65的活化明顯被抑制，說明黃芩苷可減少神經(jīng)元的凋亡，從而達(dá)到神經(jīng)保護(hù)的目的。

7 小結(jié)與展望

出血性及缺血性腦損傷、癲癇、阿爾茨海默癥、帕金森病和多發(fā)性硬化等神經(jīng)退行性疾病嚴(yán)重危害了人類健康，發(fā)病機(jī)制尚未明了，是研究的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。目前，治療該類疾病的藥物存在各種不良反應(yīng)或其它問題，因此，尋找效果理想的治療藥物和治療手段是醫(yī)藥工作者迫切需要解決的問題。黃芩根及莖葉中的化學(xué)成分在防治上述疾病的研究中具有較理想的效果，尤其是黃芩苷、黃芩素和黃芩莖葉黃酮。另有研究表明，黃芩還能從抗神經(jīng)炎癥、抗神經(jīng)細(xì)胞凋亡和抗氧化作用三條途徑對(duì)感染性腦水腫和脊髓損傷也有一定的保護(hù)作用，但這些藥理活性的研究目前大多還停留在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段，如何應(yīng)用到臨床為人類解除病痛是我們今后努力的方向。