中药抗谷氨酸神经毒性的机制研究进展

李 娜 (淄博职业学院，山东 淄博 255314)

谷氨酸是大脑皮层和海马等部位主要的内源性兴奋性神经递质。据估计约50%的谷氨酸调节中枢神经系统的突触传递，它几乎可以调节正常脑内所有的功能，包括学习、记忆、运动、认知和发育。如果提高浓度，谷氨酸作为一种神经毒素可以诱导严重的神经元损伤。因此，谷氨酸被认为是“双刃剑”，可以完成从神经递质到神经毒素的转移。目前越来越多的研究发现，非正常谷氨酸在许多神经和精神疾病〔包括脑缺血、癫痫、阿尔茨海默病(AD)、亨廷顿病、精神分裂症、皮克病等〕的病因学和病理生理学过程中发挥了重要的传递作用〔1，2〕。目前研究发现许多中药可通过多层次、多靶点拮抗谷氨酸的神经毒性来发挥神经保护作用。

1 抑制谷氨酸的释放，减少谷氨酸的含量

正常生理条件下，游离Glu绝大部分在细胞内，细胞间液中Glu维持在1 μmol/L，不会引起毒性作用。但在病理情况下，由于各种原因(缺血、缺氧、外伤、衰老等)引起细胞能量耗竭，ATP生成下降，通透性改变，神经细胞摄取Glu功能下降或受损，使细胞外Glu含量显著增高，过度激活其受体，从而产生毒性作用。张文彬等〔3〕通过实验发现中药天年饮可明显降低衰老大鼠皮质、海马和下丘脑Glu、天冬氨酸(Asp)的含量，说明天年饮可抑制衰老时兴奋性氨基酸的异常释放，从而改善神经元的功能。王小亚等〔4〕采用液压颅脑损伤仪制备中重度创伤型颅脑损伤(TBI)大鼠模型，其脑组织内钙离子(Ca2+)、Glu含量均显著高于空白组，而经尾静脉注射天麻素后，模型大鼠脑组织内Glu及Ca2+含量显著降低，说明天麻素可能通过调节细胞内外Ca2+及兴奋性氨基酸等神经递质的平衡而起到脑保护作用。经腹腔注射黄芪注射液后可有效降低实验性颅脑损伤后大鼠脑组织内Glu及Ca2+的含量，抑制镁离子(Mg2+)减少，改善脑微循环，从而起到脑保护作用〔5〕。目前许多实验发现缺血再灌注后模型大鼠脑组织Glu含量明显升高，而黄芩素甙、芎芪合剂均能降低脑缺血再灌注损伤模型大鼠缺血侧脑组织中 Glu 的含量〔6，7〕。Luo 等〔8〕发现牛磺酸可抑制氧糖缺失引起的神经元〔Ca2+〕i和胞外Glu浓度的异常升高，减轻氧糖缺失引起的大鼠皮质神经元损伤，其机制可能与其抑制胞内钙超载和抑制谷氨酸释放或漏出有关。

2 调节谷氨酸转运体的表达及功能

在正常生理状态下，细胞外液中谷氨酸的浓度是靠正常的谷氨酸转运体摄取功能来维持的。当谷氨酸转运体失表达、停止转运或反向释放谷氨酸时，引起突触间隙或胞外谷氨酸大量蓄积从而导致神经毒性反应。以谷氨酸转运体为药物作用靶点开发中药新药则是一种全新的视角。贺运河等〔9〕通过实验发现缺血再灌注后模型大鼠脑组织Glu含量明显升高，而皮层、海马及纹状体谷氨酸转运体的功能则降低，脑泰方可提高脑缺血再灌注损伤时脑组织的谷氨酸转运体功能来增加对Glu的摄取量，进而降低神经元突触间隙中过多堆积的Glu，以减轻其兴奋性神经毒性作用。谷氨酸转运体EAAT3在脑缺血状态下起逆向转运作用，可促使谷氨酸从胞内向胞外释放，产生兴奋毒性。麝香酮可下调谷氨酸转运体EAAT3的表达，EAAT3的下调意味着EAAT3逆向转运减少，从而减轻了兴奋性毒性作用〔10〕。吴伟等〔11〕研究发现牛磺酸可明显改善海人藻酸致痫后海马神经元的谷氨酸转运体功能，增加突触间隙中的Glu的摄取，防止细胞兴奋毒性作用。

3 调节谷氨酸受体及受体激活后的反应

谷氨酸发挥其兴奋性毒性的作用是通过与谷氨酸受体结合实现的。在哺乳动物脑内有5种兴奋性氨基酸受体:NMDA受体，AMPA受体，KA受体，L-2氨基磷酸丁酸受体和代谢型受体，目前认为NMDAR是介导神经毒性损伤最主要的受体〔12〕。NMDAR是由NR1，NR2A-D5种亚基组成的异聚体，其中NR1亚基是NMDA受体最重要的功能亚基，是Ca2+通道的主要调节者〔13〕。NMDAR不仅作为兴奋毒性的主要通路对神经细胞产生损害，还作为配体门控性Ca2+通道导致钙超载而损伤细胞。研究发现中药胡黄连、黄芪益母草注射液、人参皂苷Rg2均可通过下调缺血再灌注大鼠脑内NMDAR表达或降低NMDA受体的活性，减轻神经兴奋毒性〔14～16〕。采用缺氧无糖培养建立神经细胞损伤模型，模型组神经细胞NR1 mRNA表达显著性提高，NMDA受体结合活性增加，而丹皮酚、天麻素均可降低体外培养神经细胞NMDA受体结合活性及NMDA受体NR1亚基mRNA表达，阻断兴奋性信号传导途径，从而发挥神经保护作用〔17，18〕。黑明燕等〔19〕发现丹参酮 IIA 可以减轻缺氧缺血性脑损伤(HIBD)导致的脑皮质区phospho-NR1 S897表达减弱的程度，并降低HIBD导致的〔Ca2+〕i升高的程度，提示丹参酮IIA对脑细胞的保护作用可能与影响磷酸化NMDA R1的表达，减少〔Ca2+〕i聚集有关。采用体外培养大鼠海马神经元建立Glu兴奋毒性损伤模型，发现银杏叶提取物Egb761能拮抗Glu诱导的神经凋亡，抑制Glu、NMDA及KA诱导的全细胞电流，提示Egb761能直接作用于Glu受体离子通道，抑制Glu诱导的胞内钙超载，进而保护神经元〔20〕。

4 抑制谷氨酸诱导的神经毒性

4.1 抑制钙超载 谷氨酸可通过多种机制引起神经细胞内钙超载，使神经细胞内钙失衡，引起神经细胞凋亡。神经细胞内游离钙增多，可激活蛋白激酶和磷脂酶，产生自由基，造成细胞损伤。实验发现谷氨酸损伤的海马神经元细胞内Ca2+浓度明显升高，复方灯盏花滴丸、红景天苷均可抑制谷氨酸诱导的海马神经元内钙超载，从而发挥其保护作用〔21，22〕。芍药苷、麝香酮均可对抗谷氨酸引起的PC12细胞〔Ca2+〕i升高，降低乳酸脱氢酶(LDH)释放，稳定线粒体膜电位，从而对谷氨酸诱导的PC12 细胞损伤有保护作用〔23，24〕。

4.2 抑制氧化损伤 Glu的神经毒性作用机制有两种:兴奋性毒性和非兴奋性依赖的神经毒性作用，而氧化应激是Glu非兴奋性神经毒性作用的主要机制〔25〕。Glu的神经毒性可能通过氧化应激和自由基机制引起神经细胞的变性、凋亡和丢失。韩玉霞等〔26〕通过实验发现大鼠侧脑室注射微量Glu后，其海马组织中丙二醛(MDA)含量和羟自由基的生成能力显著升高，而超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSHPx)活性明显降低，证实了Glu对海马组织具有氧化性毒性损伤作用。绞股蓝总皂苷能明显抑制由Glu引起的MDA含量和羟自由基生成量升高，增加机体清除氧自由基和抗氧化的能力。研究发现灯盏花素、大豆苷元、香菇多糖、刺参多糖、胡黄连苷Ⅱ等中药对体外培养神经细胞建立的Glu损伤模型均可发挥抗氧化损伤作用，机制主要有降低LDH的漏出量，一氧化氮(NO)含量、MDA及活性氧(ROS)的生成，提高SOD、GSH-Px的活性有关〔27～31〕。

4.3 抑制细胞凋亡 研究结果提示Glu兴奋性毒性引起神经细胞损害存在两种机制，即大剂量的Glu主要引起细胞坏死，而小剂量的Glu则主要诱导细胞凋亡。细胞凋亡是一个精密调节的过程，许多基因参与了细胞凋亡的调控。Bcl-2家族蛋白是在细胞凋亡过程中起关键性作用的一类蛋白质，发挥着细胞凋亡“主开关”的作用。目前已发现的Bcl-2蛋白家族按功能可分为两类，一类是像Bcl-2一样具有抑制凋亡作用，如哺乳动物的Bcl-xl、Bcl-W和线虫Ced-9等;而另一类具有促进凋亡作用，如 Bax、Bax-Xs、Bad、Bak、Bik/Nbk、Bid 和 Harakiri〔32，33〕。有研究表明，各种凋亡刺激因素对细胞的最终影响取决于Bcl-2家族中促凋亡与抗凋亡成员之间的相对比例。有研究〔34〕发现谷氨酸可导致凋亡家族成员Bcl-2与Bax比值减小诱发细胞凋亡。目前大量实验发现中药隐丹参酮、复方二精灵多糖、川芎嗪、白藜芦醇等均可通过促进Bcl-2的表达和(或)降低Bax的表达，提高Bcl-2与Bax比值来减少谷氨酸诱导的神经细胞凋亡〔35～38〕。

综上所述，谷氨酸的神经毒性损伤机制非常复杂，各机制间又互相关联，是很多神经系统疾病非常重要的一个致病因素。由于中药成分多重，作用多方面，各药物相互配伍，相辅相成，对治疗某些神经系统疾病有着良好的发展前景。

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