中药有效成分保护脑缺血再灌注损伤的研究进展

吴锦萍 张春兵 (南京中医药大学基础医学院，江苏 南京 20023)

脑缺血再灌注损伤(CIRI)的机制主要是兴奋性氨基酸神经毒性、神经元超微结构的变化、氧化应激、炎症反应、钙离子超载等〔1，2〕。中药有效成分可从多个方面发挥保护脑缺血再灌注损伤的作用，其作用机制值得进一步研究。

1 抑制兴奋性氨基酸引起的神经毒作用

兴奋性氨基酸(EAA)主要包括谷氨酸(Glu)、天冬氨酸(Asp)和甘氨酸(Gly)。脑缺血再灌注损伤主要与Glu的大量释放和N-甲基-D-天门冬氨酸(NMDA)受体激活有关。脑缺血后，缺血神经元持续去极化，细胞膜上谷氨酸转运体失表达，反向转运大量Glu，导致细胞间隙Glu浓度升高，引起神经细胞水肿。同时突触外NMDA受体被激活，突触后膜Ca2+、Na+跨膜转运通道开放，引起胞内Ca2+超载，导致神经元的迟发性死亡。然而，也有研究表明突触NMDA受体对脑缺血组织起保护作用，突触NMDA受体激活后，诱导产生信号调节转录因子和脑源性神经营养因子，对抗神经兴奋毒作用和抑制凋亡基因表达〔3〕。由此，可见脑缺血后谷氨酸受体具有双向作用。

中药有效成分可通过抑制EAA的释放或者下调NMDA受体，保护CIRI。石少明等〔4〕研究发现丹酚酸可显著减少缺血区脑组织的Glu和γ-氨基丁酸(γ-GABA)的含量，减少脑缺血后神经元损伤。沈慧等〔5〕认为茶氨酸可以有效调节CIRI后氨基酸类神经递质的释放，竞争结合谷氨酸受体，抑制谷氨酸循环，减少谷氨酸在突触间隙的集聚等途径来减缓CIRI。

2 改善脑卒中后神经血管单元功能和保护神经元超微结构

近年来，脑缺血后神经血管单元(NVU)再生成为人们研究的热点。NVU是由微血管、星形胶质细胞、神经元、神经元足突以及一些支持细胞如微胶质细胞和少突细胞等组成。神经元作为NVU中一个重要组成部分，其超微结构的改变对神经血管单元的功能有着重要的影响。缺血半暗区神经元的超微结构的损伤主要是细胞膜、核膜、线粒体、核染色质以及内质网和核糖体等结构破坏，并且各自功能发生障碍。脑缺血后，微血管、星形胶质细胞核、神经元相互作用，引起神经元或细胞外基质炎症因子、炎症介质的释放，导致神经元的损伤。郑小影等〔6〕探讨黄芩叶总黄酮(SSTF)预处理对缺血再灌注大鼠脑细胞超微结构损伤的保护作用，结果显示模型组大鼠脑皮质线粒体结构遭到破坏，线粒体功能损伤，而SSTF预处理大鼠线粒体和血管内皮损伤明显减轻。马立等〔7〕从保护神经元和神经血管两方面概述三七总皂苷对CIRI神经血管的保护机制，发现三七总皂苷能促进血管内皮细胞增殖及体内新生血管生成。刘晓梅等〔8〕发现红景天苷可以减少大鼠脑梗死区突触结构的破坏和数密度降低，有效保护缺血区脑组织超微结构，减轻CIRI损伤。蒙兰青等〔9〕探讨三七总皂苷对缺血后神经血管单元的影响，实验结果显示三七总皂苷干预可有效改善缺血再灌注不同时间点的神经血管单元相关指标。综上，中药有效成分可多途径作用于神经细胞、血管，改善神经血管单元功能，保护CIRI脑组织损伤。

3 拮抗氧化应激反应

脑组织氧自由基防御系统维持氧自由基的产生与消除处于动态平衡。脑组织在缺血缺氧应激状态下，防御系统遭到破坏，氧自由基病理性增多。氧自由基可与细胞膜上不饱和脂肪酸发生氧化反应，增加血脑屏障的通透性，促进Ca2+内流，引起细胞或线粒体生物膜的破坏，线粒体功能障碍，溶酶体破裂等一系列损伤反应。一氧化氮(NO)由精氨酸的胍基氮在一氧化氮合成酶(NOS)的氧化作用下合成，作为一种神经递质在脑缺血损伤中发挥着神经毒性和保护神经元的双重作用。NO在脑组织中NOS主要有三种同种型，内皮结构型NOS(eNOS)、神经元型(nNOS)和诱导型NOS(iNOS)。有研究发现，在脑梗死超早期(＜2 h)nNOS(eNOS)促使NO合成，促进血管扩张，增加脑血流量，但脑缺血超过2 h后，iNOS产生过量的NO加剧神经毒作用，导致神经元迟发性损伤。NO过量产生引起线粒体转化孔形成、DNA损伤、Ca2+通透的TRPM7通道的活化，以及改变决定性蛋白的功能影响细胞的存活〔10〕。

张现涛等〔11〕观察银杏内酯N(GN)对CIRI大鼠脑缺血再灌注后氧化应激反应的保护作用，结果发现GN可以有效减少大鼠血清中和缺血区脑组织中丙二醛(MDA)、NO含量和降低NOS的活性，减轻脑缺血再灌注后氧自由基对神经元细胞的损伤。罗慧英等〔12〕应用当归挥发油大鼠灌胃预处理后，发现中药灌胃组大鼠血清中抑制氧自由基生成的超氧比物歧化酶(SOD)、还原型谷胱甘肽活性升高，而促进氧化反应的NO、NOS、MDA含量明显降低，进而保护了脑组织，改善了神经功能缺损。赵多明等〔13〕发现胡黄连苷Ⅱ可以显著降低SOD、NOS活性和MDA含量，提高缺血脑组织的氧化能力，抵抗氧化应激损伤。

4 拮抗免疫反应及Toll样受体介导的炎症损伤

炎症反应是脑缺血损伤机制的主要组成部分之一，在缺血损害或者缺血后脑组织修复过程中发挥了双向作用〔14〕。炎性细胞、黏附分子、细胞因子和基质金属蛋白酶等在脑缺血后被激活，相互作用引起炎症级联反应导致CIRI，目前研究较多的相关炎症细胞主要有星形细胞，微胶质细胞、树突状细胞和白细胞等，细胞因子主要有肿瘤坏死因子(TNF)-α、白细胞介素(IL)-1、IL-6、血管黏附分子(VCAM)-1等，趋化因子目前已发现有 20多种〔14〕。目前研究较多的是 Toll受体——核因子(NF)-κB(由P65/P50组成的异源二聚体复合物)信号通路介导的炎症反应对CIRI机制。Toll样受体(TLRs)与其内源性或外源性配体二聚体化后招募髓样分化因子88(MyD88)，激活MyD88依赖性信号通道，刺激白介素受体相关激酶(IRAK)1自主磷酸化，激活 IKB激酶，开放丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路，导致被解除抑制的NF-κB和AP-1转录因子的活化启动下游靶基因转录(如TNF-α，IL-1，IL-8等)。TNF-α是NF-κB活化的重要刺激物之一，可促进IL-6等炎性因子的释放〔15〕。Guo等〔16〕观察芍药苷(PF)对 NF-κB 介导 CIRI促炎因子(TNF-α、IL-1β等)的影响，实验结果显示PF治疗有效改善了大鼠神经功能，减少了脑梗死的面积，保护了神经元的损伤;其机制主要是PF抑制NF-κB信号通路，减少促炎因子(TNF-α、IL-1β等)的活化。刘永刚等〔17〕观察分析银杏内酯B对大鼠CIRI的影响，结果发现银杏内酯B可有效减少大鼠脑组织和血清中的炎症相关因子，且呈现明显剂量-效应依赖关系;银杏内酯B可有效减少炎性介质释放，炎性细胞的浸润，抑制再灌注后缺血区脑组织的炎症反应。邹毅清等〔18〕发现红景天苷可以有效减少脑缺血再灌注大鼠血中炎症因子TNF-α和IL-6浓度以及抑制海马区髓过氧化物酶(MPO)和NF-κB活性，有效地保护了大鼠CIRI反应。

5 抑制钙离子内流

细胞内外离子浓度平衡可有效调控细胞功能，Ca2+的调控作用尤为重要。细胞内Ca2+主要储存在线粒体和肌质网中，Ca2+作为第二信使有效调节细胞的生理功能。NMDA受体作为谷氨酸的亚型受体，另有研究显示还存在着其他非谷氨酸依赖性Ca2+通路，主要有酸感受离子通道(ASICs)、瞬时受体电位通道(TRPM2、7)和 Na+-Ca2+交换体(NCX)〔19〕。CIRI后依赖型和非依赖型Ca2+通道均被激活，介导Ca2+内流引起胞质内Ca2+超载。细胞内Ca2+超载可激活蛋白水解酶和磷脂酶A2促使氧自由基产生，氧自由基也可以促进Ca2+内流。线粒体内Ca2+超载，造成线粒体通透性增加，降低线粒体膜电位，导致神经元细胞凋级联损伤反应。此外钙调蛋白(CaM)为NOS合成NO的必要结构，Ca2+超载也会引起NO含量的增加，增加NO对神经元的神经毒作用。

由于Ca2+超载作为CIRI级联反应的中间环节，拮抗Ca2+的药物研究成为治疗CIRI的一个主要靶点。中药有效成分可通过调节钙调蛋白，抑制兴奋氨基酸的释放，减少氧自由基和NO的生成，多环节地抑制Ca2+超载。许勇俊等〔19〕发现关苍术乙酰乙酯提取物可有效降低大鼠脑缺血再灌注后血清中MDA含量和脑细胞内Ca2+浓度，减少缺血再灌注后应激反应对脑组织的损伤。刘诗旭等〔20〕探索丹参酮B钠盐对大鼠局灶性CIRI的保护作用，发现丹参酮B可以显著减少细胞内Ca2+浓度，抑制Ca2+超载产生神经毒性。

6 抑制神经元凋亡基因的表达

细胞凋亡是兴奋氨基酸、氧自由基、炎症反应等CIRI多环节作用的最终结果。细胞凋亡目前研究主要分为2种:内源性凋亡，即线粒体凋亡主要是多种凋亡诱导因子如细胞色素C、caspase蛋白等激活，导致线粒体损伤，功能丧失;外源性凋亡路径，又称死亡受体路径，其细胞表面死亡受体如TNF受体(TNFR)-1、Fas受体、p75神经营养素受体(p75NTR)。死亡受体形成死亡诱导信号复合物间接通过线粒体途径方式诱导细胞凋亡。

赵秋振等〔21〕研究川芎嗪(TMP)对CIRI海马神经元的Bcl-2相关X蛋白(Bax)转录的影响，发现川芎嗪治疗组Bax阳性细胞数明显少于CIRI模型组。实验数据表明TMP可以减少Bax转录，协调了B淋巴细胞瘤(Bcl)-2基因抑制细胞凋亡与Bax基因促细胞凋亡分子之间的平衡，进而减少了CIRI后神经细胞的凋亡，保护了脑组织的损伤。王琼等〔22〕发现三七总皂苷抑制脑细胞凋亡的作用可能与促进抑制凋亡蛋白X染色体连锁的凋亡抑制蛋白(XIAP)的表达和抑制促凋亡蛋白第二个线粒体源的半胱天冬蛋白酶激活物(Smac)的表达的机制有关。王全宏等〔23〕发现灯盏花素治疗组大鼠海马蛋白激酶B(Akt)阳性表达明显升高，调节了细胞增殖分化凋亡信号通路，起到脑保护的作用。

7小结

综上所述，同一中药有效成分可多层次多靶向保护CIRI。虽然目前大家对CIRI保护作用的研究已经比较深入，但是仍然存在着一些问题。首先，小样本低水平实验重复较多，缺乏对损伤机制和保护机制新进展的研究。其次，CIRI是多环节相互作用的损伤。目前中医研究仅针对某一环节进行研究，缺乏对保护CIRI级联机制的研究;并且，中医注重整体思想，强调辨证论治，因此须增加对中医复方或多个中药有效成分联合保护机制的研究。目前中药单体或有效成分研究较多且杂乱，缺乏对中药有效成分筛选实验。再者，CIRI实验动物主要是成年大鼠，忽略了临床上年龄因素在病因中的作用，因而使得实验研究不够全面，实验研究结果与临床实践有较大的差距。目前对于中医药保护CIRI的分子生物研究虽然较为薄弱，但是随着科技的进步，以及人们对CIRI机制认知水平的提高，中药保护的作用机制研究必将更加透彻，更加有利于中药治疗CIRI的临床实验研究。

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