中药促进突触重塑的研究进展❋

马丙祥，王怡珍

(河南中医药大学第一附属医院，郑州450000)

中药促进突触重塑的研究进展❋

马丙祥，王怡珍

(河南中医药大学第一附属医院，郑州450000)

突触可塑性被认为是脑可塑性变化的关键结构部位，亦是目前神经再生领域相关研究的热点。中医药对于神经损伤后的修复治疗具有独特优势，但其作用机制研究尚薄弱。基于近10年来与突触重塑相关的中药实验研究文献，就单味中药及其有效成分对突触重塑的作用机制进行综述，以期为今后科研及临床提供参考。

中药;神经;突触;重塑;再生;进展

突触是2个神经元间高度局限性、特异性连接的位点，在此点神经递质由一个突触前神经元轴突终末释放，激活突触后神经元上受体完成信息传递［1］。一方面，突触的功能与结构可随外界刺激或环境因素的影响发生明显的可塑性变化，这一可塑性作为损伤后神经再生与修复的靶点而受到广泛研究，并被认为是脑可塑性变化的关键结构部位［2］，是学习和记忆的神经学基础［3］。另一方面，许多神经性疾病都是以突触的病理改变为特征，包括树突棘的形态异常、突触密度异常、突触丢失、信号传导和可塑性异常［4］。中医药基于整体观念和辨证论治的原则，治疗神经系统疾病具有独特优势，但其作用机制研究仍相对薄弱，有待进一步的科研发掘。本文收集了近10年来与突触重塑相关的中药实验研究文献，就单味中药及其有效成分促进突触重塑的作用机制研究进展进行综述如下。

1 改善突触超微结构

20世纪50年代，电镜开始用于生物组织学研究，突触的微细结构渐渐揭开了其神秘的面纱。经典突触由突触前膜、突触间隙和突触后膜三部分组成，突触小泡是递质储存的场所，突触前膜与聚集成簇的突触小泡相接触组成突触活性区;突触前膜与后膜间隔着突触间隙，其相对应的连接面为突触界面，具有一定的弯曲度。近年来，体视学观察法计算突触数目和密度、突触间隙(width of synaptic cleft)、突触界面曲度(curvature of synaptic interface)、突触活性带长度(active zone of synapse)、突触后致密物厚度(post-synaptic density，PSD)等定量分析对于突触超微结构研究起到重要作用。

刘晓梅等［5］观察红景天有效成分红景天苷对局灶性脑缺血/再灌注(I/R)损伤大鼠不同时间点突触超微结构的影响，发现I/R模型组突触数目减少，7 d降至最低，14 d有所回升，突触结构随再灌注时间延长损伤加重;红景天组突触损害程度减轻，突触数目增加，突触数密度恢复的时间提早至7 d;提示红景天苷可以减轻脑缺血再灌注后突触的损伤，易化突触可塑性。徐晓虹［6］观察发现，雌激素剥夺显著减小雌鼠前皮层及海马CA1区PSD厚度并增加突触间隙宽度，应用葛根的有效成分葛根素干预后可逆转这一变化。黄精多糖能保护APP转基因小鼠海马CA1区突触结构，表现为突触数量增多、突触截面积减小且变性程度减轻、突触中突触小泡数量增多，且改善程度具有一定量效关系［7］。姜黄素通过增加阿尔茨海默双转基因小鼠海马突触数目，改善神经元固缩及神经毡内髓鞘变性等，进而改善其学习记忆能力［8］。人参皂苷Rg1可增大抑郁症模型大鼠突触前膜附近的突触囊泡密度，提高突触后致密物质厚度［9］。白黎芦醇苷可减轻缺氧缺血新生大鼠突触细胞器受损，促进突触结构重塑，增加突触后膜高密度电子致密物［10］。雷公藤氯内酯醇(T4)可改善5XFAD转基因小鼠海马CA1区异常突触结构，规整突触间隙，增加PSD厚度及密度［11］。

突触的数密度(Nv)、平均面积(S)和面密度(Sv)被认为是突触可塑性形态学定量研究的可靠参数［12］。数密度和面密度分别代表一定参照空间内突触的数目及总面积，反映神经活动过程中神经元接点数目和面积。实验证实，肉苁蓉多糖(CDPS)可增加大东莨菪碱所致学习记忆障碍模型小鼠海马CA3区突触数密度，对PSD的相关形态特征无明显影响［13］。灵芝多糖能显著升高阿尔茨海默病(Alzheimer’s dis-ease，AD)模型大鼠海马内突触的数密度和面密度，可能是增强大鼠学习记忆产生抗痴呆作用的机制之一［14］。

2 促进突触传递长时程增强

1973年，Bliss和Lomo进行家兔海马在体实验时发现，给予穿通纤维通路一定频率的高频刺激，可引起该纤维与海马齿状回颗粒细胞间的突触传递出现较长时间的增强(上调)现象，称之为长时程增强(long-term potentiation，LTP)，是突触传递可塑性的主要表现形式，被认为是学习记忆的神经基础之一。LTP的形成机制十分复杂，涉及到包括细胞内钙、钙结合蛋白、NMDA受体和逆行性信使等在内的诱导因素及蛋白质的合成、蛋白磷酸化和突触结构的改变等维持因素。运用电生理学方法记录基础突触传递活动、基础群峰电位(population spike，PS)和高频刺激(high-frequency stimulation，HFS)所诱导LTP是实验研究突触传递可塑性的重要方法。

侧脑室注射大黄的有效成分大黄酚可增加大鼠海马齿状回颗粒细胞群PS幅值，增长幅度超过30%，维持30m in以上可诱导产生LTP现象;给予高频刺激后，大黄酚注射组PS峰值较对照组显著增高，能使形成的LTP持续增强;注射东莨菪碱(Sco)后，Sco对高频刺激诱导PS幅值的抑制作用可以被大黄酚所拮抗，说明大黄酚对中枢神经突触传递活动有强大的增强效能［15］。林楠［16］研究发现，雷公藤氯内酯醇(T4)干预75 d后，老化相关的AD模型SAMP8小鼠海马脑片对高频刺激的反应提高，且随着T4浓度的增高，与SAMR1小鼠越接近，对LTP有保护作用。周燕等［17］运用全细胞膜片钳技术记录发现，三七的主要有效成分三七总皂苷(Panax notoginseng saponins，PNS)能显著抑制大鼠海马脑片CA1区锥体神经元兴奋性突触后电流，加强双脉冲易化，但对抑制性突触后电流无显著影响。彭晓东［18］等运用电刺激成年大鼠内侧穿行通路(medial perforant path，MPP)，记录海马齿状回(dentate gyrus，DG)颗粒细胞诱发电位的方法，观察到麻黄碱可缩短MPP-DG通路基础诱发电位的PS潜伏期，其天然衍生物甲基麻黄碱和伪麻黄碱有延长PS峰值潜伏期的作用;麻黄碱、甲基麻黄碱对高频诱发的MPP-DG通路PS幅度LTP现象有促进作用。远志提取物远志总皂苷(TEN)可增强鹅膏蕈氨酸诱导AD大鼠海马CA1区LTP现象，从而改善AD大鼠突触可塑性［19］。

3 上调突触素表达

1985年，Jahn和W iedenmann先后在鼠和牛脑突触囊泡中发现了一种糖蛋白，命名为Synaptophysin，翻译为突触素，英文缩写SYN、SYP，因其分子量为38 kD，故又称p38蛋白。其广泛存在于机体所有神经终末，特异性地分布于突触前囊泡膜上。SYN是一种与突触结构和功能密切相关的膜蛋白，参与突触囊泡的导入、转运和神经递质的释放，参与突触囊泡再循环。在胚胎发育过程中，其表达与突触的形成呈现一致性，参与发育神经元的突触形成，被认为是突触发生的标志物［20］和突触的特异标记物之一。应用免疫组化、蛋白印迹技术，借助图像分析系统，测定突触素免疫反应产物的平均光密度值，通过其定位和定量反映突触的分布和密度，是目前研究突触的发生及功能的常用方法。

正常新生大鼠海马CA1区突触素阳性染色呈棕黄色点状或颗粒状沉积，位于胞浆内，胼胝体、血管和胶质细胞不着色，缺氧缺血后7 d突触素表达减少，21 d有所升高;白藜芦醇甙干预后突触素表达总体趋势同前，但干预后7 d突触素表达已接近或达到假手术组水平，21 d时表达强度进一步增强［10］。尹若熙等［13］研究发现，具有补肾壮阳、填精补髓作用的肉苁蓉，其有效成分肉苁蓉多糖可升高东莨菪碱所致学习记忆障碍模型小鼠海马区SYP、GAP-43的表达水平。灵芝属真菌菌丝体的次生代谢产物灵芝多糖(GLP)，能显著升高AD大鼠海马内降低的突触素［14］。具有活血通络、行气止痛、祛风除湿功效的中药夏天无可抑制栓线法致永久性大脑中动脉闭塞模型大鼠脑组织SYN下降，促进神经功能的恢复及突触的重建和联系［21］。

4 调节突触后致密物质

电镜下可见，突触后膜胞浆表面呈圆盘状或呈有孔的不规则状的电子稠密增厚区域，称为突触后致密物，由神经递质受体、细胞骨架和信号分子等组成，在介导和整合突触信号传递中发挥重要作用。PSD-95是其中含量最丰富的蛋白之一，是兴奋性PSD的主要蛋白质成分;作为神经元骨架蛋白，能影响突触及神经元的可塑性、神经递质和其他神经营养因子的合成，在突触发育和重塑中具有重要的作用，目前研究较为广泛。姜黄素可使AD小鼠突触PSD-95、Shank1阳性细胞数明显增多［22］。慢性不可预知应激抑郁模型大鼠海马组织中SYP蛋白及mRNA表达的减少，PSD-95蛋白及mRNA的表达增多;甘草的活性成分甘草总黄酮灌胃给药后能够明显增加海马组织中SYP蛋白及mRNA表达，降低PSD-95蛋白及mRNA的表达［23］。5XFAD转基因小鼠海马和皮层组织突触相关蛋白的表达均比野生型小鼠减少，T4干预后，5XFAD转基因鼠突触相关蛋白的表达均明显增加，接近正常水平［11］。

5 其他

中药对突触重塑的作用机制还包括影响突触受体功能、调节Ca2+流以及促进相关信号通路的活化等。胡琳燕等［24］用丹参诱导骨髓间充质干细胞定向分化，经反复诱导后神经样细胞伸出突起并交互成复杂网状;被高钾激发产生动作电位后发生胞吞作用，证实了诱导后的神经样细胞具有突触循环功能，也具有释放递质的能力。龚正等［25］证实，姜黄素可减轻gp120V3环导致的神经元突触体损伤，其机制可能与抑制gp120V3环过度激活的Ca2+通道，从而降低细胞内升高的Ca2+浓度有关。天麻素可修复发育期慢性铅暴露对大鼠海马CA1区长时程增强(LTP)、双脉冲增强(PPF)和突触基础传递效能input/output(I/O)功能的损伤［26］。人参皂苷Rg1可通过促进海马区m TOR/p70-S6K/4E-BP信号通路的活化，上调突触相关蛋白SYN-38、PSD-95、NMDAR1、CaMKIIα的翻译合成，从而改善认知功能［27］。

6 展望

综上所述，通过动物实验、体外细胞培养等方法，借助电子显微镜体视学、电生理技术、免疫组化及蛋白印迹等现代手段，证实了单味中药及其有效成分促进突触重塑具有多途径、多靶点、多效应的特点。目前中医药对突触的作用机制研究尚有限且不够深入、全面和系统，相信随着突触可塑性机制的进一步研究，中药促进突触重塑的作用机制将会逐步完善。

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Research Progress of Traditional Chinese Medicine on Promoting the Synaptic Remodeling

MA Bing-xiang，WANG Yi-zhen
(The First Affiliated Hospital of Henan University of TCM，Zhengzhou 450000，China)

Synaptic plasticity is the key structure in the brain plasticity and also the hot research spot in nerve regeneration recently．Traditional Chinese medicine has the unique advantage in nerve repair treatment after the injure while the related mechanism study is insufficient．The experimental literature of recent 10 years about improving synaptic plasticity by traditional Chinese medicine were reviewed and the mechanism of single Chinese herb and the active ingredients were summarized to be the reference material for the future research and clinic in this article．

Traditional Chinese medicine;Nerve;Synapse;Plasticity;Regeneration;Progress

R289

:A

:1006-3250(2016)05-0720-03

2015-10-27

国家自然科学基金面上项目(81473727)-蒲金口服液对宫内感染/炎症致早产脑损伤大鼠神经髓鞘再生与修复的影响;河南省科技攻关计划项目(142102310479)-丹参注射液对新生大鼠缺氧缺血脑损伤后突触再生的影响

马丙祥(1963-)，男，河南开封人，教授，主任医师，医学博士，从事中医药防治小儿神经系统疾病的临床与研究。