白藜蘆醇在骨骼肌損傷修復中的研究進展

卜婷婷 綜述 汪松 審校

遵義醫(yī)科大學附屬醫(yī)院急診科，貴州 遵義 563000

骨骼肌肉系統(tǒng)在整個生命體中發(fā)揮著不可或缺的作用，包括對身體的結構支撐、保護以及完成日常生活活動，但是其損傷也極為常見，占所有運動損傷的35%～55%[1-2]。骨骼肌損傷可能導致嚴重的肌肉疼痛、腫脹和淤青，最終導致肌肉功能受損，嚴重影響患者的生存質(zhì)量。骨骼肌損傷修復經(jīng)歷變性、炎癥、再生和纖維化等階段，研究表明過度的炎癥反應及肌肉纖維化嚴重影響肌肉損傷后的功能恢復[3]。目前骨骼肌損傷的治療方案比較單一，主要是運用非甾體類抗炎藥減輕肌肉損傷后的疼痛及炎癥反應以恢復肌肉功能[4]。白藜蘆醇(RES)是天然存在的抗毒素，先前研究證實其具有抗炎、抗氧化、抗纖維化及鎮(zhèn)痛等生物學作用。目前已有動物實驗證實RES 可調(diào)節(jié)肌細胞能量代謝、減輕骨骼肌損傷后的炎癥反應及氧化應激并可促進肌衛(wèi)星細胞再生。故此推測RES 對骨骼肌的損傷修復具有潛在治療作用，但目前與其相關的文獻報道較少。本文就RES 在骨骼肌損傷修復中的研究進展作一綜述，以期為臨床治療骨骼肌損傷提供一個新的方向。

1 白藜蘆醇概述

RES 是一種天然的低分子量的多酚化合物，屬于多酚化合物的類苯乙烯類，于1939年由高崗從藜蘆中首次提取，隨后在花生、葡萄、虎杖等植物中也提取出其成分[5]。RES具有不同的官能團，包括雙鍵、芳香環(huán)和酚羥基，這些官能團使白藜蘆醇具有更多樣化的功能。RES 主體的雙鍵使其自然存在的結構主要有順式和反式2種，以反式結構更為穩(wěn)定，故植物中主要以反式結構存在[6]。RES 酚羥基以及整個化學結構中電子離域的潛力使RES 具有抗氧化特性，也可增強其抗炎特性[7]。研究表明，RES 可增加抗氧化酶、超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過氧化物酶的活性，并抑制還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷磷酸(NADPH)氧化酶介導的活性氧(ROS)的產(chǎn)生[8]。此外，RES 可通過抑制Toll樣受體和核轉錄因子(NF-κB)的表達調(diào)節(jié)炎癥反應[9]。

目前研究表明RES 具有廣泛的生物學特性，其中包括抗氧化、抗炎、心臟保護、神經(jīng)保護和抗癌活性等。RES 最早被重視是“法國悖論”的心血管保護作用，RES 可以清除ROS、減少炎癥、抑制血小板聚集和改善血脂等心血管疾病的主要危險因素[5]。此外，RES通過改善左心室功能、減少心臟肥大、收縮功能障礙和間質(zhì)纖維化，對心力衰竭顯示出有益作用[10]。RES在各種神經(jīng)退行性疾病中具有降低膽堿能神經(jīng)傳遞、腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子表達和減少神經(jīng)元凋亡等多種神經(jīng)保護作用[11]。RES能夠抑制癌細胞的啟動、分化，促進癌細胞的凋亡，還可以提高化療藥物的敏感性、降低生物毒性，可能是治療和預防多種癌癥的候選藥物[12]。但目前RES針對相關疾病治療的臨床實驗尚未見文獻報道。

2 白藜蘆醇在骨骼肌損傷修復中的作用

2.1 炎癥反應 肌肉炎癥伴隨肌肉組織損傷修復的整個過程，嚴重受損的肌原纖維會發(fā)生壞死，并激活肌肉組織中的肥大細胞和巨噬細胞并分泌腫瘤壞死因子(TNF-α)和白介素6 (IL-6)等細胞因子[13]。肌內(nèi)炎性信號過高或長期持續(xù)時骨骼肌再生能力減弱并發(fā)生肌肉萎縮。白藜蘆醇通過干擾促炎性細胞因子的合成和基因表達來調(diào)節(jié)炎癥反應，研究表明在肌肉挫傷后補充白藜蘆醇可以明顯抑制炎癥[14]。RES通過抑制NF-κB 的轉錄活性抑制促炎細胞因子的產(chǎn)生以及環(huán)氧合酶和誘導型一氧化氮合酶的活性[9]。RES 抑制高脂飲食小鼠的巨噬細胞向骨骼肌的浸潤，并誘導巨噬細胞向M2方向極化，降低了許多M1促炎細胞因子(如：TNF-α、IL-6、IL-1β)的表達[15]。杜氏營養(yǎng)不良小鼠給予RES 治療后沉默信息調(diào)節(jié)因子1(SIRT1)的表達增加并顯著降低了炎性因子的浸潤，但其具有劑量依賴性[16]。由此可見，白藜蘆醇與骨骼肌損傷后的炎癥反應密切相關。有研究顯示，挫傷性肌肉損傷后給予RES具有和非甾體類抗炎藥(NSAID)相似的抗炎效果，其與NSAID聯(lián)用抗炎效果增加[17]。已有大量動物實驗表明白藜蘆醇在肌肉損傷后具有減輕炎癥反應的作用，但是其具體治療機制及整體治療是否有效的相關報道較少。

2.2 氧化應激 在靜息和活動期間，骨骼肌都會產(chǎn)生ROS，成肌細胞中也可產(chǎn)生大量抗過氧化酶[8]。骨骼肌損傷后中性粒細胞和M2巨噬細胞迅速浸潤損傷部位可產(chǎn)生大量ROS，可促進周圍壞死組織的分解[18]。然而過度的氧化應激也可促進正常骨骼肌中蛋白質(zhì)降解及凋亡。RES 酚基部分中羥基的氧化還原特性以及整個化學結構中電子離域的潛力，使RES具有抗氧化特性[7]。RES可以刺激SIRT1和受體γ輔助激活因子-1α(PGC-1α)的活化，促進小鼠肌肉中緩慢的氧化性肌原性程序的表達[19]。RF 等[20]研究發(fā)現(xiàn)杜氏肌營養(yǎng)不良小鼠腹腔注射RES 可激活SIRT1-PGC-1α信號通路并顯著降低肌酸激酶(CK)和乳酸脫氫酶(LDH)的表達。此外，RES 減少線粒體的電子流，并上調(diào)抗氧化劑的防御系統(tǒng)加速ROS 的解毒來降低線粒體ROS的水平[21]。RES通過減少線粒體介導的氧化應激損傷對缺血再灌注心肌損傷提供保護作用[22]。HUANG等[23]研究發(fā)現(xiàn)，RES 可通過改善線粒體功能和抑制氧化應激，從而預防高脂肪飲食誘導的衰老大鼠的肌肉萎縮。由此有理由認為，白藜蘆醇可能通過抑制骨骼肌損傷后的氧化應激反應而有助于骨骼肌修復。目前已有文獻報道RES對平滑肌和心肌具有保護作用，但針對RES 在骨骼肌損傷后氧化應激過程中的作用報道較少，尚需進一步研究。

2.3 調(diào)節(jié)TGF-β1、IGF-1抑制纖維化 纖維化抑制各類型肌肉損傷后的完全愈合，肌肉損傷后的纖維化涉及多種細胞因子，以M2 巨噬細胞分泌的調(diào)節(jié)轉化生長因子β1(TGF-β1)為主[24]。TGF-β1促進纖維化祖細胞轉化為成纖維細胞，可增加細胞外基質(zhì)(ECM)分泌，促纖維化生長信號和受體的表達[25]。研究表明RES 具有調(diào)節(jié)纖維化因子和膠原蛋白表達的作用。TGF-β1通過Smad3信號通路促進組織纖維化，而RES誘導的SIRT1 抑制TGF-β1誘導的細胞增殖和成纖維細胞分化，并抑制TGF-β1誘導的膠原Ⅳ和纖連蛋白mRNA水平的上調(diào)[26]。此外，RES可抑制TGF-β1以及多種炎性細胞因子(IL-1β、IL-6、TNF-α)的表達，減少克羅恩氏病大鼠平滑肌細胞纖維化[27]。RES通過抑制腸成纖維細胞中的胰島素生長因子(IGF-1)受體磷酸化及其下游細胞外信號下調(diào)IGF-1誘導的膠原Ⅰ的產(chǎn)生，抑制腸平滑肌的纖維化[26]。成纖維細胞的活化增殖促進肌肉纖維化，杜氏肌營養(yǎng)不良小鼠予RES可顯著抑制促纖維化TGF-β1的表達[28]。SUTRA 等[29]在研究病理性瘢痕組織時發(fā)現(xiàn)，皮膚損傷后補充RES 可減少瘢痕組織的生成。此外有研究表明，RES 在抑制肺、心肌和肝臟纖維化中都具重要作用[30]。肌肉挫傷予RES 治療后成纖維細胞增殖、肌肉纖維化明顯減少[31]。RES具有抗纖維化作用，但目前其對成纖維細胞增殖以及肌肉損傷后纖維化過程的調(diào)控機制尚不明確，缺乏有效的支撐證據(jù)。

2.4 調(diào)節(jié)生長因子 骨骼肌損傷后的再生修復主要依賴于衛(wèi)星細胞的增殖分化，它們分化成熟形成收縮性肌纖維，維持骨骼肌外形[32]。纖維細胞生長因子、IGF-1和神經(jīng)生長因子(NGF)等也能夠在體外增強成肌細胞的增殖和分化，并在體內(nèi)改善受損肌肉的愈合[17]。研究表明RES能夠調(diào)節(jié)衛(wèi)星細胞的增殖及相關生長因子的表達，參與肌肉生長代謝，在肌肉損傷后予RES 治療可觀察到肌肉衛(wèi)星細胞的增殖明顯增加[33]。RES 通過抑制肌肉中的凋亡蛋白Bax、Caspase-3 和Caspase 9等凋亡信號減少了肌肉的分解[31]。RES可促進NGF的表達增加，激活SIRT1也可促進NGF誘導細胞增殖[34]。

2.5 改善骨骼肌線粒體功能障礙 骨骼肌線粒體是運動時產(chǎn)生能量的主要細胞器，通過氧化磷酸化和電子傳遞鏈(ETC)產(chǎn)生三磷酸腺苷(ATP)作為身體的能量來源[35]。線粒體功能障礙在肌肉生物代謝中具有關鍵作用，調(diào)節(jié)線粒體功能以及減輕線粒體功能障礙，可能有利于肌肉損傷的治療。RES通過調(diào)節(jié)氧化磷酸化(OXPHOS)系統(tǒng)對線粒體產(chǎn)生直接影響。CHENG等[36]結果表明RES 通過抑制丙二醛和蛋白質(zhì)羰基的過量產(chǎn)生，減輕了宮內(nèi)發(fā)育遲緩仔豬的背長肌線粒體功能障礙，增強ETC復合物V的活性和線粒體生物發(fā)生。此外，RES 通過調(diào)節(jié)線粒體相關基因表達的轉錄因子的活性影響線粒體功能。HUANG等[23]研究表明，RSV 通過蛋白激酶A(PKA)/肝激酶B1/AMP活化蛋白激酶(AMPK)(PKA/LKB1/AMPK)通路促進線粒體融合和抑制裂變改善線粒體功能，從而防止了高脂飲食誘導的老年大鼠肌肉萎縮?？傊?，白藜蘆醇調(diào)節(jié)線粒體功能的確切機制尚待明確，可能與調(diào)節(jié)線粒體相關基因表達的轉錄因子的活性相關。

3 展望

骨骼肌損傷極為常見，目前其治療方法主要是運用傳統(tǒng)的抗炎藥物抑制炎癥和肌肉纖維化。RES 是天然存在的抗毒素，可以調(diào)節(jié)肌肉損傷后的炎癥反應、氧化應激、纖維化及肌細胞的再生增殖和線粒體能量代謝。本課題組前期研究提示以RES 為主要成分的虎杖膏外敷可以有效治療蛇咬傷引起的組織肌肉水腫及損傷，但是其具體機制尚不明確。目前多以動物實驗提示RES 在肌肉損傷的治療中具有顯著療效，但是目前關于RES 毒性的相關研究較少，RES 治療骨骼肌損傷是否可以用于人體，其機制、高效的給藥方式及安全劑量毒副作用尚需探討。