活血通督促進(jìn)血脊髓屏障緊密連接修復(fù)脊髓損傷的機(jī)制研究*

張炳強(qiáng) 張 俐

脊髓損傷(Spinal Cord Injury, SCI)造成損傷節(jié)段以下出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)、感覺(jué)功能障礙導(dǎo)致截癱等，是臨床棘手的世界難題。脊髓損傷破壞微血管，繼而影響血脊髓屏障(Blood Spinal Cord Barrier， BSCB) 的形態(tài)和功能。血脊髓屏障是脊髓組織微血管水平特有的組織結(jié)構(gòu)。它是外周血管與中樞神經(jīng)之間的天然屏障，主要調(diào)節(jié)血液與神經(jīng)系統(tǒng)之間的物質(zhì)交換，并且能夠選擇性地抑制外周血液有害物質(zhì)進(jìn)入脊髓，維持脊髓微環(huán)境的穩(wěn)定性。BSCB功能受血管內(nèi)皮細(xì)胞因子、炎性介質(zhì)、局部化學(xué)因素、神經(jīng)調(diào)節(jié)等因素調(diào)節(jié)[1-4]。研究表明，脊髓損傷通過(guò)血脊髓屏障緊密連接破壞，通透性增高，致使炎癥因子、基質(zhì)金屬蛋白酶等進(jìn)入脊髓微環(huán)境，進(jìn)一步損傷脊髓，是繼發(fā)性脊髓損傷的主要誘因[5]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者發(fā)現(xiàn)中藥單方、單體及復(fù)方通過(guò)恢復(fù)受破壞的緊密連接，使其相關(guān)蛋白表達(dá)增加，能緩解繼發(fā)性脊髓損傷[4]。本文就此加以論述，為新藥開(kāi)發(fā)及臨床治療提供新的思路。

1 血-脊髓屏障緊密連接的結(jié)構(gòu)與功能與脊髓損傷

中醫(yī)注重整體觀念，辨證施治，形成了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)?！鹅`樞經(jīng)·寒熱病》及《素問(wèn)·痿論》記載了“體墮”和“痿病”，其癥狀分別與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中急性脊髓損傷引起的排便失禁，行動(dòng)不便等癥狀和脊髓損傷后產(chǎn)生的肌肉萎縮類(lèi)似[6]。脊髓損傷傷及督脈，造成督脈失司、瘀血阻滯、經(jīng)脈失調(diào)，則見(jiàn)肌肉無(wú)力、機(jī)體運(yùn)動(dòng)和感覺(jué)功能下降[7]。臨床上，督脈的上端異常，則引起頭痛頭暈。督脈中部受損，脊柱疼痛、行動(dòng)不靈便，督脈下端受損引發(fā)大小便異常。這些證候與脊柱的骨骼、肌肉、神經(jīng)、血管等功能或結(jié)構(gòu)異常有關(guān)?，F(xiàn)代研究證明，脊髓的解剖定位和生理功能與督脈類(lèi)似。督脈起自胞中，出于會(huì)陰，沿脊柱正中上行，至頸項(xiàng)風(fēng)府穴入顱內(nèi)，下行至鼻柱到上唇，直至上唇系帶處，與任脈相交會(huì)。督脈的功能以“總督諸陽(yáng)經(jīng)”，稱(chēng)為“陽(yáng)脈之?！?。足三陽(yáng)經(jīng)和督脈均有交會(huì)，所以督脈可以總督周身陽(yáng)氣，由此看出督脈和腦及脊髓有密切關(guān)系[8]。緊密連接是一種連接相鄰細(xì)胞的復(fù)合體，主要由跨膜蛋白和胞漿蛋白構(gòu)成，形成常見(jiàn)的內(nèi)皮細(xì)胞-TJ蛋白-內(nèi)皮細(xì)胞的環(huán)狀結(jié)構(gòu)[9]?？缒さ鞍字饕挥诩?xì)胞側(cè)膜外表面，與鄰近的細(xì)胞跨膜蛋白彼此融合,使細(xì)胞間縫隙更加緊密，形成具有選擇通透性的生物屏障?？缒さ鞍缀图?xì)胞骨架蛋白通過(guò)胞漿蛋白進(jìn)行聯(lián)合，構(gòu)成完整的血-脊髓屏障[10]。不斷解析與鑒別出多種緊密連接蛋白的結(jié)構(gòu)及種類(lèi)[11]。緊密連接廣泛存在于機(jī)體各部位，是體內(nèi)各種生物屏障的組成結(jié)構(gòu)之一，維持屏障所在部位微環(huán)境穩(wěn)態(tài)及細(xì)胞極性的作用[12]。

2 促進(jìn)血-脊髓屏障緊密連接是脊髓損傷修復(fù)的關(guān)鍵

脊髓損傷的神經(jīng)元功能障礙較難治愈[13]。尤其繼發(fā)性脊髓損傷導(dǎo)致血-脊髓屏障結(jié)構(gòu)損壞，通透性增高，使微血管中的一些毒性因子進(jìn)入脊髓微環(huán)境中，造成更嚴(yán)重的脊髓損傷[14]。血-脊髓屏障由多種不同細(xì)胞組成，緊密連接起到連接相鄰血管內(nèi)皮細(xì)胞的作用，形成血脊髓屏障的基本結(jié)構(gòu)[15]。曹敏[9]證實(shí),大鼠的脊髓血管內(nèi)皮細(xì)胞間緊密連接呈鉚釘狀結(jié)構(gòu)，構(gòu)成相對(duì)封閉的血管管腔。急性脊髓損傷后，細(xì)胞間緊密連接開(kāi)放，第3天時(shí)細(xì)胞間隙增寬最為顯著，第7天仍未達(dá)到正常水平。緊密連接使血管內(nèi)皮細(xì)胞相互連接，形成生物屏障，從而屏蔽有害物質(zhì)進(jìn)入脊髓神經(jīng)，增強(qiáng)血脊髓屏障選擇性通透的作用。緊密連接蛋白表達(dá)水平正常是血脊髓屏障發(fā)揮維持脊髓微環(huán)境穩(wěn)態(tài)的基礎(chǔ)。脊髓損傷后血脊髓屏障中血管內(nèi)皮破壞、緊密連接蛋白表達(dá)降低致使血脊髓屏障通透性增高，血管外的炎癥因子以級(jí)聯(lián)形式侵入脊髓實(shí)質(zhì)，同時(shí)出現(xiàn)中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞等炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)，產(chǎn)生神經(jīng)毒性產(chǎn)物，致使脊髓神經(jīng)元死亡，進(jìn)一步加重脊髓損傷[16-18]。曾日祥等[19]發(fā)現(xiàn)脊髓損傷的患者體內(nèi)炎癥細(xì)胞因子的含量高于健康人。巨噬細(xì)胞作為脊髓損傷后炎癥反應(yīng)中的一種關(guān)鍵細(xì)胞， M1型巨噬細(xì)胞能夠吞噬異物并通過(guò)激活一系列信號(hào)通路，從而活化并釋放炎癥因子，使損傷部位周?chē)?xì)胞發(fā)生凋亡；M2型巨噬細(xì)胞主要發(fā)揮抗炎效應(yīng)，但M1型細(xì)胞在脊髓損傷中發(fā)揮更大的影響[20]。炎癥反應(yīng)是繼發(fā)性脊髓損傷主要的誘因之一，也是最關(guān)鍵的，降低原發(fā)性脊髓損傷后促炎因子等進(jìn)入脊髓，能極大程度降低對(duì)脊髓的進(jìn)一步損傷，因此采用各種手段促進(jìn)緊密連接蛋白表達(dá)和血脊髓屏障恢復(fù)，有望成為治療脊髓損傷的主要環(huán)節(jié)[17]。

3 活血通督調(diào)控血脊髓屏障損傷緊密連接的作用機(jī)制

活血通督中藥主要是通過(guò)調(diào)節(jié)信號(hào)通路、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、基質(zhì)金屬蛋白酶的表達(dá)及對(duì)細(xì)胞因子的影響等途徑[4]發(fā)揮作用。①促進(jìn)HO-1等介導(dǎo)緊密連接蛋白表達(dá)。表達(dá)缺失在血脊髓屏障中表現(xiàn)為屏障功能受損致通透性增加，進(jìn)而造成繼發(fā)性損傷，YU等[21]發(fā)現(xiàn)脊髓損傷后姜黃素誘導(dǎo)HO-1的表達(dá)和脊髓損傷后occludin和ZO-1的表達(dá)減少恢復(fù)，降低了血脊髓屏障通透性，推測(cè)姜黃素能通過(guò)HO-1/ROS信號(hào)通路增加緊密連接蛋白表達(dá)。FAN等[22]證實(shí)丹酚酸B能通過(guò)介導(dǎo)HO-1的水平來(lái)提高ZO-1的表達(dá)，使用抑制劑抑制HO-1，能減弱HO-1對(duì)脊髓損傷后血-脊髓屏障通透性的修復(fù)。YU等[23]觀察到丹酚酸A也能對(duì)脊髓損傷后ZO-1和Claudin-5的表達(dá)進(jìn)行上調(diào)，同時(shí)HO-1特異性抑制劑ZnPP可阻斷這一作用，表明丹酚酸A通過(guò)對(duì)HO-1介導(dǎo)緊密連接蛋白表達(dá)。劉婭妮等[24]研究發(fā)現(xiàn)大豆甙能夠通過(guò)抑制過(guò)激的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)，使相關(guān)蛋白ATF6等表達(dá)降低，從而增加Claudin-5的表達(dá)。②降低基質(zhì)金屬蛋白酶的表達(dá)。基質(zhì)金屬蛋白酶在機(jī)體內(nèi)大量表達(dá)時(shí)，會(huì)破壞組織學(xué)屏障中的緊密連接蛋白等結(jié)構(gòu)，使屏障通透性增高，造成所在部位微環(huán)境紊亂[25]。經(jīng)證實(shí)能顯著降解機(jī)體內(nèi)多種蛋白，參與各種炎癥的發(fā)生及對(duì)各種組織學(xué)屏障中緊密連接造成損壞[26,27]。此外，某些中藥提取物能夠有效降低MMP-9的表達(dá)，使血脊髓屏障或血腦屏障的通透性加強(qiáng)，具有治療脊髓損傷的前景。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)沒(méi)食子酸能抑制Jmid3的生成對(duì)脊髓內(nèi)神經(jīng)起到一定的保護(hù)，并且因Jmid3的下調(diào)，使其介導(dǎo)的MMP-9的表達(dá)也下降，從而對(duì)緊密連接蛋白的降解減弱，對(duì)繼發(fā)性脊髓損傷有一定療效[28，29]。LEE等[30]認(rèn)為蟲(chóng)草素是發(fā)揮降低基質(zhì)金屬蛋白酶表達(dá)的主要成分，可能是抑制MMP-9的表達(dá)和激活介導(dǎo)，也可能是對(duì)MMP-3的干擾而發(fā)揮藥效，確切機(jī)制需進(jìn)一步研究。PARK等[31]根據(jù)近年基質(zhì)金屬蛋白酶對(duì)BSCB影響的報(bào)道，驗(yàn)證了原兒茶酸主要是通過(guò)下調(diào)MMP-9的表達(dá)降低基質(zhì)金屬蛋白酶對(duì)BSCB的破壞。ZHENG等[32]發(fā)現(xiàn)DI-3-n-butyphthalide(NBP)對(duì)血脊髓屏障的保護(hù)作用，主要是通過(guò)下調(diào)MMP-2和MMP-9來(lái)減弱對(duì)緊密連接的降解，從而發(fā)揮改善脊髓微環(huán)境的作用。③脊髓損傷后，中藥對(duì)細(xì)胞間黏附因子-1(ICAM-1)、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)等方面的調(diào)節(jié)，也能改善脊髓損傷后血脊髓屏障的破壞，恢復(fù)緊密連接結(jié)構(gòu)。VEFG與相應(yīng)的受體結(jié)合，能夠促進(jìn)血管新生，同時(shí)也對(duì)神經(jīng)細(xì)胞大有益處[33]。侯兆陽(yáng)等[34]通過(guò)觀察補(bǔ)陽(yáng)還五湯能夠使脊髓損傷導(dǎo)致的VEGF表達(dá)減少的現(xiàn)象進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其表達(dá)上調(diào)，從而促進(jìn)血脊髓屏障中的血管生成，使屏障結(jié)構(gòu)的恢復(fù)，同時(shí)也具有一定的神經(jīng)保護(hù)功能。血脊髓屏障的細(xì)胞間黏附因子(ICAM)主要表達(dá)于血管內(nèi)皮細(xì)胞表面。脊髓損傷后ICAM-1表達(dá)增加，進(jìn)而活化白細(xì)胞釋放大量有害因子，破壞血脊髓屏障的血管，致使屏障通透性改變[35]。邵為[36]認(rèn)為銀杏葉國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)提取物(EGb761)能下調(diào)血脊髓屏障中血管ICAM-1的表達(dá)，降低白細(xì)胞黏附、游走及炎癥因子的釋放，發(fā)揮對(duì)血脊髓屏障的保護(hù)作用。

4 總結(jié)

綜上所述，多種中藥提取物及方藥對(duì)繼發(fā)性脊髓損傷的作用機(jī)制主要涉及HO-1介導(dǎo)的信號(hào)通路、調(diào)節(jié)基質(zhì)金屬蛋白酶及某些細(xì)胞因子的介導(dǎo)，從而減弱對(duì)緊密連接蛋白的降解或誘導(dǎo)緊密連接蛋白表達(dá)。通過(guò)對(duì)緊密連接蛋白進(jìn)行上調(diào)和對(duì)血脊髓屏障血管內(nèi)皮細(xì)胞的作用，改善血-脊髓屏障通透性。如何促進(jìn)血脊髓屏障結(jié)構(gòu)和功能的恢復(fù)，繼而減輕繼發(fā)性損傷是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)?；钛ǘ皆诩顾钃p傷發(fā)病作用、機(jī)制及辨證論治方面的研究意義重大，是未來(lái)亟待解決攻克脊髓損傷難題的有效路徑。