黃芪甲苷對(duì)急性缺血性腦卒中神經(jīng)保護(hù)作用研究進(jìn)展?

杜澍金， 高維娟

(河北中醫(yī)學(xué)院，河北省心腦血管病中醫(yī)藥防治研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，石家莊 050200)

急性缺血性腦卒中(acute ischemic stroke, AIS)是由于腦組織局部供血?jiǎng)用}血流的突然減少或停止，使得該血管供血區(qū)的腦組織缺血缺氧，進(jìn)而導(dǎo)致腦梗死灶的形成，及偏癱、失語等神經(jīng)功能缺失的癥狀和體征。AIS病理機(jī)制復(fù)雜，包括急性期損傷和延遲性損傷。其中延遲性損傷即腦缺血再灌注損傷(cerebral ischemia-reperfusion injury, CIRI)發(fā)生在血液復(fù)灌之后，是一個(gè)多因素參與的復(fù)雜、動(dòng)態(tài)病理生理過程，包括能量代謝障礙、氧化損傷、炎癥反應(yīng)、細(xì)胞內(nèi)鈣超載、自噬、血腦屏障破壞、細(xì)胞凋亡等。目前，AIS的最佳治療方案是時(shí)間窗內(nèi)給予血管內(nèi)再通治療[1]，因此卒中后再灌注損傷的發(fā)生不可避免。同時(shí)，《2018版中國急性缺血性腦卒中診治指南》[2]強(qiáng)調(diào)卒中后中醫(yī)藥的應(yīng)用，且隨著中醫(yī)藥多靶點(diǎn)、多功效的深入研究，使得中醫(yī)藥的應(yīng)用成為腦卒中科研和治療的熱點(diǎn)。

益氣中藥黃芪是中醫(yī)治療缺血性腦血管病的常用藥物，其使用歷史已逾數(shù)千年。黃芪甲苷作為黃芪的質(zhì)量控制標(biāo)記成分，是其主要有效的成分之一，具有調(diào)節(jié)免疫、抗炎、抗凋亡、神經(jīng)保護(hù)、血管重構(gòu)等多種藥理作用。黃芪甲苷單用或與其他中藥成分和治療手段合用，可通過抑制氧化應(yīng)激及炎癥反應(yīng)，改善再灌注后腦組織能量代謝，抑制尼氏小體的減少消失、神經(jīng)細(xì)胞凋亡等[3-5]，改善實(shí)驗(yàn)性CIRI動(dòng)物的神經(jīng)功能缺損，縮小腦梗死體積，還可降低血腦屏障通透性，減輕腦水腫[6，7]和有害代謝產(chǎn)物對(duì)神經(jīng)細(xì)胞的損傷。本文就黃芪甲苷對(duì)AIS后再灌注損傷的保護(hù)作用機(jī)制進(jìn)行述評(píng)，以期為其在臨床腦卒中患者的應(yīng)用提供參考依據(jù)和理論支持。

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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的供應(yīng)，代謝率高，對(duì)ATP的需求量大。當(dāng)缺血性腦卒中發(fā)生時(shí)，微環(huán)境缺血缺氧引起組織氧分壓明顯下降，以及過量產(chǎn)生的氧自由基對(duì)線粒體的損傷，使ATP合成急劇減少，能量供應(yīng)不足，出現(xiàn)腦功能障礙。能量代謝障礙是腦缺血再灌注損傷發(fā)生的始動(dòng)環(huán)節(jié)。研究發(fā)現(xiàn)，腦組織缺血再灌注1 h后，ATP含量明顯減少，出現(xiàn)能量代謝障礙，而黃芪甲苷可提高缺血再灌注后腦組織ATP含量，表明黃芪甲苷可改善腦缺血再灌注后能量代謝障礙，發(fā)揮腦保護(hù)作用[8]。此外，黃芪甲苷還可促進(jìn)微血管的擴(kuò)張，提高缺血腦組織半暗帶區(qū)的供血量，減輕缺血區(qū)組織缺血缺氧的程度，促進(jìn)ATP的合成，改善組織能量代謝。

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，在此過程中組織生成和清除活性氧失衡可誘發(fā)CIRI[9]。過量氧自由基可導(dǎo)致脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和核酸的過氧化，引起細(xì)胞損傷、死亡；上調(diào)細(xì)胞間黏附分子的表達(dá)，導(dǎo)致血腦屏障功能受損；刺激神經(jīng)元過量釋放興奮性氨基酸，導(dǎo)致興奮性氨基酸毒性作用，大量細(xì)胞外鈣離子進(jìn)入細(xì)胞，引發(fā)鈣超載最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡或壞死。因此，氧自由基引發(fā)的連鎖反應(yīng)是CIRI發(fā)生發(fā)展的核心環(huán)節(jié)，而提高腦組織的抗氧化能力有助于緩解CIRI。Zhu等的實(shí)驗(yàn)證明，給予大腦中動(dòng)脈堵塞/再灌注(middle cerebral artery occlusion/reperfusion, MCAO/R)模型小鼠黃芪甲苷預(yù)處理可明顯增加腦組織中谷胱甘肽含量[10]?？梢?，黃芪甲苷具有較強(qiáng)的清除氧自由基的作用，進(jìn)而抑制CIRI過程的氧化應(yīng)激反應(yīng)，減輕腦組織損傷。

3 抑制炎癥反應(yīng)

炎癥反應(yīng)是缺血性腦卒中復(fù)灌后損傷發(fā)生發(fā)展的重要病理過程，是造成腦損害的主要因素之一。缺血腦組織可募集大量炎性細(xì)胞，進(jìn)而引起大量的炎性因子的釋放。在恢復(fù)血液灌注后腦組織炎性反應(yīng)更為明顯，內(nèi)皮細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞以及膠質(zhì)細(xì)胞等都可合成和分泌各種炎癥因子，如白細(xì)胞介素-1(Interleukin-1, IL-1)、IL-6、腫瘤壞死因子(Tumor necrosis factor alpha, TNF-α)等，引起腦組織局部炎性反應(yīng)。此外，腦缺血再灌注時(shí)NO分泌的減少，導(dǎo)致其對(duì)白細(xì)胞黏附和趨化的抑制減弱。這一系列反應(yīng)將導(dǎo)致血管壁通透性增加、蛋白水解、血腦屏障破壞，并與活性氧自由基互為因果、相互促進(jìn)，進(jìn)一步加重腦損傷，而黃芪甲苷可以抑制腦缺血再灌注后炎性介質(zhì)的釋放。研究發(fā)現(xiàn)，腦缺血再灌注后腦組織中TNF-α及IL-1β含量明顯增多，且其表達(dá)水平隨缺血時(shí)間的延長(zhǎng)而增高，而抑制TNF-α、IL-1β、NF-κB的表達(dá)可減輕CIRI[11，12]。有關(guān)黃芪甲苷抗CIRI的研究證實(shí)，黃芪甲苷緩解CIRI的作用機(jī)制與抑制NF-κB蛋白磷酸化、NLRP3炎癥小體活化以及抑制TLR4信號(hào)通路的激活，進(jìn)而抑制炎性反應(yīng)有關(guān)[11]。

4 緩解細(xì)胞內(nèi)鈣超載

鈣超載的發(fā)生與細(xì)胞外鈣離子內(nèi)流和細(xì)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(guān)。缺血性腦卒中發(fā)生時(shí)，由于缺血缺氧及大量活性氧的損傷，線粒體功能減退，無氧酵解增多，ATP產(chǎn)生減少，使鈣泵功能減退，不能將細(xì)胞內(nèi)鈣離子外排，同時(shí)引起線粒體內(nèi)儲(chǔ)存的鈣離子釋放入胞質(zhì)，使細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度增高，影響鈣離子相關(guān)酶活性并出現(xiàn)信號(hào)傳導(dǎo)障礙，引起細(xì)胞凋亡。細(xì)胞內(nèi)鈣超載是導(dǎo)致神經(jīng)元損傷和死亡的共同最后通路。而應(yīng)用藥物減輕內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和線粒體損傷，可有效減輕缺血再灌注損傷。實(shí)驗(yàn)證明，鈣超載在小鼠CIRI中起重要作用，可通過多種途徑誘導(dǎo)再灌注后細(xì)胞凋亡，抑制鈣超載可減輕缺血再灌注損傷。同時(shí)有研究發(fā)現(xiàn)，心肌缺血再灌注損傷誘導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)鈣超載與鈣敏感受體的激活密切相關(guān)。由此可見，通過抑制缺血再灌注后鈣敏感受體的表達(dá)，可緩解細(xì)胞內(nèi)鈣超載，進(jìn)而緩解缺血再灌注損傷。Zhen等發(fā)現(xiàn)，鈣敏感受體在小鼠CIRI中起重要作用，可通過JNK/p38 MAPK途徑誘導(dǎo)再灌注后神經(jīng)細(xì)胞凋亡，抑制鈣超載，減輕缺血再灌注損傷[13]。且有關(guān)黃芪甲苷對(duì)神經(jīng)元內(nèi)鈣離子分泌和離子通道的研究發(fā)現(xiàn)，黃芪甲苷可降低同步自發(fā)的鈣離子流變化幅度，抑制自發(fā)性興奮性神經(jīng)突觸傳遞活動(dòng)，減輕神經(jīng)元細(xì)胞內(nèi)鈣超載[10]。由此可見，在CIRI中黃芪甲苷也可通過緩解細(xì)胞內(nèi)鈣超載減輕缺血再灌注誘導(dǎo)的腦組織損傷。

5 抑制細(xì)胞凋亡

正常大鼠腦組織中無神經(jīng)元凋亡，急性腦卒中發(fā)生后，在腦組織缺血核心區(qū)神經(jīng)細(xì)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。在梗死核心區(qū)周邊的缺血半暗帶區(qū)內(nèi)，神經(jīng)細(xì)胞由于側(cè)支循環(huán)少量血液供應(yīng)的存在，以遲發(fā)性神經(jīng)元死亡即細(xì)胞凋亡為主，神經(jīng)元凋亡的多少?zèng)Q定著梗死面積的大小，也決定著患者神經(jīng)功能缺損的嚴(yán)重程度和預(yù)后的好壞。在恢復(fù)缺血區(qū)血液灌注后，氧化損傷、炎癥反應(yīng)、細(xì)胞內(nèi)鈣超載以及毒性氨基酸作用等均可通過不同途徑誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。細(xì)胞凋亡是缺血性腦卒中后再灌注損傷階段的主要病理機(jī)制之一。大量研究表明，黃芪甲苷可通過抑制細(xì)胞凋亡緩解CIRI，其機(jī)制與促進(jìn)自噬、上調(diào)抗凋亡蛋白Bcl-2的表達(dá)水平，下調(diào)促凋亡蛋白BAX和Caspase-3的表達(dá)水平有關(guān)[14]。大量研究證明，黃芪甲苷可通過多種途徑發(fā)揮抑制CIRI誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡作用。

6 保護(hù)血腦屏障

血腦屏障由血管內(nèi)皮細(xì)胞及內(nèi)皮間連接與星形膠質(zhì)細(xì)胞以及細(xì)胞外基質(zhì)等共同構(gòu)成，可使腦組織免受循環(huán)中有害物質(zhì)的損害，對(duì)維持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定和中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能具有重要意義。血腦屏障結(jié)構(gòu)和功能障礙及其導(dǎo)致的腦水腫及炎細(xì)胞浸潤(rùn)，是腦卒中、腦外傷和神經(jīng)退行性病變等神經(jīng)系統(tǒng)疾病的共同病理特征，也預(yù)示著臨床預(yù)后不良。緊密連接對(duì)血腦屏障結(jié)構(gòu)和功能的完整性至關(guān)重要。Li和曲友直等[7,15]發(fā)現(xiàn)，黃芪甲苷可通過上調(diào)膜相關(guān)蛋白o(hù)ccludin及其附屬蛋白ZO-1蛋白的表達(dá)水平，以及抑制基質(zhì)金屬蛋白酶MMP-9及水通道蛋白AQP-4的表達(dá)，維護(hù)血腦屏障結(jié)構(gòu)的完整性，抑制再灌注后血腦屏障通透性的增高，減輕CIRI導(dǎo)致的腦水腫。黃芪甲苷還可通過減少氧化應(yīng)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(xì)胞損傷和凋亡，進(jìn)而維持血腦屏障的穩(wěn)定性[16]。

7 小結(jié)

CIRI是一個(gè)多因素參與的復(fù)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(yán)重影響卒中患者的預(yù)后。因此，研究腦缺血再灌注損傷的發(fā)生機(jī)制及中醫(yī)藥神經(jīng)保護(hù)類藥物，將極大地改善腦卒中患者后期的生活質(zhì)量。

綜前所述，黃芪甲苷可以通過改善能量代謝，清除氧自由基，拮抗氧化作用，抑制炎癥反應(yīng)，緩解細(xì)胞內(nèi)鈣超載，減輕線粒體損傷，抑制細(xì)胞凋亡及保護(hù)血腦屏障等作用，進(jìn)而干預(yù)CIRI的發(fā)生發(fā)展過程，減輕CIRI所致的腦功能障礙?？梢?，黃芪甲苷對(duì)抗CIRI的作用具有多靶點(diǎn)、多療效的特點(diǎn)，為黃芪甲苷在臨床應(yīng)用于腦卒中治療提供客觀的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。但是目前關(guān)于黃芪甲苷抑制CIRI的作用機(jī)制研究仍有不足之處，值得進(jìn)一步探索。

多數(shù)腦卒中及腦缺血再灌注損傷的研究，以青年大鼠大腦中動(dòng)脈堵塞為基礎(chǔ)。但由于腦卒中的發(fā)生多見于有高血壓、高血糖、高血脂等基礎(chǔ)疾病的患者，雖有年輕化趨勢(shì)，但仍以高齡患者多見，且高血壓等基礎(chǔ)疾病會(huì)降低藥物的神經(jīng)保護(hù)作用。因此，目前常用的MCAO/R動(dòng)物模型并不能充分模擬臨床腦卒中患者的機(jī)體狀況。為避免實(shí)驗(yàn)研究與臨床實(shí)踐的差距，應(yīng)優(yōu)化動(dòng)物模型。在充分模擬臨床疾病的基礎(chǔ)上，研究黃芪甲苷及其與其他中藥成分配伍對(duì)腦缺血再灌注所致神經(jīng)損傷的保護(hù)作用，并深入研究其相關(guān)信號(hào)通路。