黃芪甲苷對急性缺血性腦卒中神經(jīng)保護作用研究進展

蘇 蕾，范有明

（1.湖北民族大學醫(yī)學院2019級碩士研究生，湖北 恩施 445000；2.重慶市巴南區(qū)人民醫(yī)院，重慶 401320）

急性缺血性腦卒中（Acute ischemic stroke，AIS）是由于腦血管堵塞導致局部腦組織血流急劇減少或中斷引起的腦組織缺血缺氧性損傷，并引發(fā)嚴重的神經(jīng)功能缺損癥狀。AIS具有高致殘率、復發(fā)率特點，嚴重威脅患者生活質(zhì)量［1］。由于AIS病理機制復雜，目前西醫(yī)最佳治療方案是在一定時間窗內(nèi)給予血管再通治療［2］，而再通后灌注損傷的發(fā)生不可避免。近年來隨著中藥多靶點、多功效的研究，發(fā)現(xiàn)益氣中藥黃芪的主要活性成分黃芪甲苷（AS-IV）可通過抑制氧化應激及炎癥反應、改善再灌注后腦組織能量代謝、抑制神經(jīng)細胞凋亡等途徑［3-5］縮小腦梗死體積，減輕腦水腫，有效緩解腦缺血后的再灌注損傷，發(fā)揮神經(jīng)保護作用?，F(xiàn)就黃芪甲苷對AIS后再灌注損傷的保護機制綜述如下。

1 改善能量代謝

正常大腦功能的維持需要充足的氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)的供應，對ATP的需求量大且代謝率高。腦缺血發(fā)生時，微環(huán)境缺血缺氧引起組織氧分壓明顯下降，且腦組織內(nèi)磷酸肌酸、ATP、葡萄糖糖元急劇減少，導致過量氧自由基生成，進一步損傷線粒體，最終導致能量代謝障礙。而黃芪甲苷可顯著增加缺血再灌注之后腦組織ATP的含量，改善能量代謝，且其機制與促進AMPK 1/2的活化和GLUT3表達，進而增加葡萄糖的攝入有關［6］。黃芪甲苷也能增加腦組織中ATP、GSH含量和超氧化物歧化酶（SOD）的活性，改善腦缺血所導致的能量代謝障礙［7］。此外，黃芪甲苷與三七皂苷R1、人參皂苷Rg1、Rb1配伍能增強GLUT3 mRNA的表達，促進神經(jīng)細胞對葡萄糖的吸收，從而改善能量代謝［8］。

2 清除氧自由基

缺血再灌注是AIS發(fā)生后的延遲性損傷過程，此過程中組織生成和清除活性氧失衡可誘發(fā)腦缺血再灌注損傷（Cerebral ischemia-reperfusion injury，CIRI）［9］。過量氧自由基可使核酸與蛋白質(zhì)發(fā)生過氧化，并通過上調(diào)細胞黏附分子的表達損壞血腦屏障功能，最終導致細胞凋亡。因此，由氧自由基所引發(fā)的一系列連鎖反應是CIRI發(fā)生的核心環(huán)節(jié)。研究發(fā)現(xiàn)黃芪甲苷可通過上調(diào)自噬來減輕氧化應激損傷以保護腦神經(jīng)［10］。許航等［11］發(fā)現(xiàn)黃芪甲苷與羥基紅花黃色素A（HSYA）配伍能明顯改善大鼠神經(jīng)及CIRI，促進細胞粘附分子表達，改善SOD和谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）的活性，進而抑制CIRI過程的氧化應激反應。黃芪甲苷還可降低腦缺血再灌注后的丙二醛（MDA）、一氧化氮（NO）含量，從而減輕氧化應激損傷，其作用機制可能與激活Nrf2/HO-1信號途徑、促進下游基因HO-1表達和Nrf2合成及核轉(zhuǎn)位有關［12］。

3 抑制炎癥反應

炎癥反應是缺血再灌注損傷發(fā)生的重要病理過程。CIRI可促使大量炎性因子釋放，在恢復血液灌注后腦組織炎性反應更為明顯。內(nèi)皮細胞及膠質(zhì)細胞等都可分泌各種炎癥因子，如白細胞介素-1（Interleukin-1，IL-1）、IL-6、腫瘤壞死因子（Tumor necrosis factor alpha，TNF-）等。而黃芪甲苷可明顯改善神經(jīng)細胞的超微結構，降低炎癥因子TNF-α、IL-6和IL-1β含量，抑制炎癥反應［13］。研究發(fā)現(xiàn)，黃芪甲苷能明顯降低炎性因子的表達水平和過氧化反應，提高抗氧化因子SOD活性，抑制TLR-4/NF-κB信號通路介導的炎癥反應，從而改善大鼠皮瓣的缺血再灌注損傷。且黃芪與三七配伍可下調(diào)TNF-αmRNA表達，抑制NF-κB信號通路的激活，發(fā)揮對腦組織的保護作用［14］。與此同時，黃芪甲苷還可下調(diào)腦組織髓過氧化物酶（MPO）的活性，減少中性粒細胞的黏附，抑制炎性因子形成，從而保護腦神經(jīng)［15］。

4 緩解細胞內(nèi)鈣超載

鈣超載的發(fā)生與細胞外鈣離子內(nèi)流和細胞內(nèi)鈣庫（線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)/肌漿網(wǎng)）釋放鈣離子有關。當腦缺血發(fā)生時，無氧酵解增多而ATP減少，使鈣泵功能減退，不能將細胞內(nèi)鈣離子外排，同時引起線粒體內(nèi)鈣離子釋放進入胞質(zhì)，使細胞內(nèi)鈣離子濃度增高，影響酶活性，出現(xiàn)信號轉(zhuǎn)導障礙，引起細胞凋亡。細胞內(nèi)鈣超載是導致神經(jīng)元凋亡的最后通路。實驗證明鈣超載在小鼠CIRI中起重要作用，可通過多種途徑誘導再灌注后細胞凋亡［16-17］。此外，細胞內(nèi)鈣超載與鈣敏感受體的激活密切相關，Zhen等［18］發(fā)現(xiàn)鈣敏感受體可通過JNK/p38MAPK途徑誘導再灌注后細胞凋亡，故抑制鈣敏感受體的表達可有效減輕缺血再灌注帶來的神經(jīng)損傷。研究發(fā)現(xiàn)，黃芪甲苷可對腦缺血后鈣敏感受體表達發(fā)揮抑制作用，進一步抑制與其相關的凋亡通路，做到保護缺血腦組織，抑制細胞凋亡帶來的腦損傷［19］。此外，黃芪甲苷還可影響鈣泵并調(diào)節(jié)Ca2+的轉(zhuǎn)運功能，緩解細胞損傷，降低同步自發(fā)的鈣離子流變化幅度，減輕神經(jīng)元細胞內(nèi)鈣超載［20-21］。由此可見，在CIRI中黃芪甲苷也可通過緩解細胞內(nèi)鈣超載減輕缺血再灌注誘導的腦組織損傷。

5 抑制細胞凋亡

正常大鼠的腦組織中無神經(jīng)元凋亡，當急性腦卒中發(fā)生后，在腦缺血核心區(qū)神經(jīng)細胞由于血流中斷引起的能量耗竭及大量氧自由基損傷而發(fā)生不可逆性壞死，且以遲發(fā)性神經(jīng)元死亡即細胞凋亡為主，而神經(jīng)元凋亡的多少決定著梗死面積的大小及神經(jīng)功能缺損的程度。細胞凋亡是CIRI階段的主要病理機制。研究表明，黃芪甲苷可通過抑制細胞凋亡改善腦缺血再灌注大鼠的神經(jīng)功能。其機制與促進自噬，上調(diào)抗凋亡蛋白 Bcl-2 的表達水平，下調(diào)促凋亡蛋白BAX、NF-κB和Caspase-3的表達水平有關［22-23］。黃芪甲苷還可聯(lián)合迷走神經(jīng)電刺激能有效改善神經(jīng)功能缺損程度，通過抑制 NF-κB 蛋白表達，阻止巨噬細胞釋放促凋亡信號，最終阻止細胞凋亡［23］。孫麗等［24］認為黃芪甲苷保護神經(jīng)的作用機制可能與BDNF、VEGF和VEGFR2誘導EPCs增殖與遷移，抑制缺血神經(jīng)細胞的凋亡有關。

6 保護血腦屏障

血腦屏障由血管內(nèi)皮細胞與星形膠質(zhì)細胞等共同構成，控制腦組織與血液循環(huán)系統(tǒng)間的物質(zhì)交換，起到維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的作用。當血腦屏障被破壞時，即可引發(fā)血管源性水腫及炎細胞浸潤，最終導致腦組織水腫。眾所周知，腦水腫已成為缺血再灌注后最常見的并發(fā)癥之一。AS-IV配伍冰片和三七總皂苷后可抑制水通道蛋白-4（AQP-4）及基質(zhì)金屬蛋白酶9（MMP-9）表達，且通過下調(diào)AQP-4表達，抑制水分子流入星形膠質(zhì)細胞，阻止水通道的開放和保護血腦屏障而減輕腦水腫的面積［25］。LiMin和曲友直等［26-27］發(fā)現(xiàn)黃芪甲苷可通過上調(diào)膜相關蛋白occludin和抑制水通道蛋白AQP-4表達，維護血腦屏障結構的完整性，進而降低血腦屏障通透性，減輕CIRI導致的腦水腫。黃芪甲苷還可通過減少氧化應激、維持線粒體膜電位、改善線粒體功能等來抑制MCAO/R模型小鼠腦微血管內(nèi)皮細胞損傷、凋亡，從而維持血腦屏障的穩(wěn)定［28］。

7 小 結

CIRI是一個多因素參與的復雜病理生理過程，多在缺血性腦卒中患者經(jīng)溶栓或血管內(nèi)介入治療后出現(xiàn)，嚴重影響腦缺血患者的預后。因此，探究CIRI的發(fā)生機制及神經(jīng)保護類中藥發(fā)揮作用的機制對腦缺血臨床治療具有重要意義。黃芪甲苷可通過改善能量代謝、清除氧自由基、抑制炎癥反應、抑制細胞凋亡及保護血腦屏障等作用，促進神經(jīng)細胞快速修復。其中改善能量代謝是減輕腦缺血再灌注損傷作用機制的初始環(huán)節(jié)，清除氧自由基和緩解鈣超載是阻止細胞因缺血缺氧而凋亡的核心環(huán)節(jié)，抑制炎癥反應及保護血腦屏障為改善腦神經(jīng)的主要環(huán)節(jié)，抑制細胞凋亡是保護神經(jīng)和促進神經(jīng)修復的最終環(huán)節(jié)。此外，黃芪甲苷還可通過上調(diào)自噬等途徑干預CIRI的發(fā)生、發(fā)展過程，減輕CIRI所致的腦功能障礙。研究發(fā)現(xiàn)黃芪甲苷還可通過促進神經(jīng)重塑與修復再生［11］，降低苯二氮卓受體的表達［29］等緩解腦缺血再灌注損傷，可見黃芪甲苷具有多靶點、多功效的特點。目前關于黃芪甲苷抑制CIRI的作用機制尚未完善，有待更深入研究。黃芪甲苷發(fā)揮抗腦缺血再灌注損傷作用的最佳藥用劑量范圍有待精確，且實驗研究和臨床應用在劑量上應做到充分結合。另外，黃芪甲苷的毒理作用也有待深入研究。更重要的是，實驗研究中多用青年大鼠大腦中動脈堵塞來造模，而臨床中患者多兼高血壓、高血糖等疾患，而此類疾病能降低藥物對神經(jīng)的保護作用。因此，動物模型的制作需進一步優(yōu)化，即在充分模擬臨床疾病基礎上研究黃芪甲苷對AIS的保護作用及相關的信號通路，對臨床治療更有價值。