郭文娟,张红珍,李艳花,刘建春,杨春彦,杨婉芳,柴 智,李俊莲,肖保国,冯前进,马存根,△
(1.山西中医学院“2011”协同创新中心,太原 030024;2.山西大同大学脑科学研究所,山西 大同 037009)
补阳还五汤促进中枢神经再生作用研究进展*
郭文娟1,张红珍1,李艳花2,刘建春1,杨春彦1,杨婉芳1,柴 智1,李俊莲1,肖保国2,冯前进1,马存根1,2△
(1.山西中医学院“2011”协同创新中心,太原 030024;2.山西大同大学脑科学研究所,山西 大同 037009)
神经再生是目前神经科学和临床研究的热点和难点,其中神经干细胞的生成、增殖、迁移、分化是其关键,补阳还五汤用于多种中枢和外周神经系统疾病取得了良好的效果。中医药理论和近年来实验研究结果表明,补阳还五汤有促进神经再生的作用,其机制可能包括改善神经生长局部微环境,促进NTFs类物质的表达,降低神经抑制因子的表达而减轻继发性损伤,最终诱导NSC增殖、迁移及定向分化,有助于神经再生。
补阳还五汤;神经再生;作用机制;研究进展
神经再生(neurogenesis)是指特定条件下神经元突起,主要是轴突再生,包括轴突出芽、生长和延伸,与靶细胞重建突触联系,实现神经再支配,使功能恢复[1]。近年来研究认为,CNS损伤后可以通过多种方式实现再生,中医药可能发挥促进神经再生的独特作用。
业已清楚,成年脑组织也具有自我修复能力,神经再生是其重要的生理基础,神经干细胞的生成、增殖、迁移、分化是其关键[2]。神经再生中神经营养因子(NTFs)的缺乏[3]以及抑制因子的存在是影响神经再生的主要原因。
1.1 神经干细胞的增殖、迁移、分化
△通讯作者:马存根,教授,医学博士,E-mail:macungen2001 @163.com。
神经干细胞(neuronal stem cells,NSCs)是一种具有自我更新和多分化潜能的专能干细胞,它可以通过对称分裂的方式实现自我更新,同时还可通过不对称分裂的方式产生神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞3种不同的神经细胞。
在CNS中,在室下区(SVZ)、齿状回颗粒下区(SGL)、室管膜、室管膜下和脉络丛等部位,存在具有增殖和分化能力的细胞。脑损伤后,神经干细胞可动员并从这些增殖性区域向离它们最近的靶组织迁移分化[4]。
证据表明,当 CNS发生病理学改变后,无论是内源性的还是移植的 NSCs会迅速增殖,经链式或单个迁移到达神经损伤区域[5],通过自身分泌的一些神经营养因子,改造损伤区域的微环境,使受损神经元的完成自身修复[6]。因此,NSCs的迁移对于神经系统的发育和损伤修复具有重要意义。如血管内皮生长因子(VEGF)、细胞基质衍生因子1α、脑源性神经营养因子(BDNF)和胶质源性神经营养因子(GDNF)等,它们都以时间依赖性的方式影响NSCs的迁移[7]。
表皮生长因子(EGF)和成纤维细胞生长因子2 (FGF2)可以强有力地促进体外培养 NSCs的增殖。EGF可刺激多种细胞的增殖,主要是表皮细胞、内皮细胞。FGF的作用是促进内皮细胞的游走和平滑肌细胞的增殖,能够促进新血管形成,修复损害的内皮细胞。转化生长因子-α(TGF-α)、BDNF、胰岛素样生长因子-1(IGF-1)等都是调节脑内细胞增殖的重要因素。BDNF主要是在CNS内表达,其中海马和皮质的含量最高,增加突触可塑性,促进神经发生,尤其是海马的神经发生。IGF-1可促进体外培养的多种细胞增殖,促进蛋白质和DNA合成。肿瘤坏死因子α(TNFα)由巨噬细胞、脑细胞和表皮细胞产生,可诱导上皮发育。
1.2 神经抑制因子的作用
正常状态下,神经微环境为神经元提供神经营养因子,而神经损伤后微环境可产生多种神经再生抑制因子,这些因子通过Nogo受体(NgR)或其他受体进行跨膜信号传导,激活Rho激酶(Rho associated coiled-coil forming protein serine/threonine kinase,Rho kinase,ROCK)信号通路,导致生长锥的萎缩和轴突生长抑制[8]。神经递质如内源性5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)、NMDA受体、代谢型谷氨酸受体(metabotropic glutamate receptors,mGluRs)等可以影响和阻碍CNS内神经再生[9]。
近年来,中医药在促进中枢神经再生的研究方面取得了一定进展。具有改善中枢神经轴突损伤后的微环境,可增加神经营养因子类物质(NTFs),促进神经再生相关蛋白的表达,降低中枢神经抑制因子的抑制作用,从而促进NSC分化成神经元,有助于神经轴突的再生[10],并能保护神经系统和促进神经干细胞的增殖与分化[11]。补阳还五汤能显著促进脑缺血后神经发生和神经功能恢复,方中补气药和活血药具有协同作用[12]。
补阳还五汤出自清代名医王清任的《医林改错》,由生黄芪四两、当归尾二钱、赤芍一钱半、地龙一钱、川芎一钱、红花一钱和桃仁一钱组成,方中重用黄芪,其用药量占全方总药量的84.21%,而其余6味中药只占总用药量的15.79%,旨在气旺血行、脉络通畅而“还五”,气行周身而“十全”,用药配伍独具匠心。近年来研究显示,其具有一定的促进神经再生的作用。
3.1 对神经生长微环境的调节作用
补阳还五汤可以显著增加缺血侧大脑皮质区血浆中VEGF和人整合素 αVβ3(ITGαvβ3)的表达和微血管密度,促使血管生成,改善脑循环,促进缺血脑组织的修复[13]。该方可通过提高脑组织中神经元特异性烯醇化酶(NSE)及胶质纤维酸性蛋白(GFAP)的表达,从而促进移植的脊髓间质干细胞(MSCs)向神经样细胞分化;可降低脑缺血大鼠脑内细胞基质衍生因子(SDF-1)蛋白含量,诱导MSCs向神经细胞分化,改善脑缺血区微环境,进一步促进内源性神经干细胞增殖、迁移[14-15],诱导分化为神经元,使神经缺损修复成为可能;还可提高脑缺血后CA1区谷氨酸转运蛋白 (excitatory amino acid transporters,EAATs)GLT-1的表达,减少谷氨酸的浓度而发挥保护作用[16]。
3.2 减轻受损神经的继发性损伤
补阳还五汤对损伤脊髓的保护作用机制主要为显著抑制 Nogo-A和NgR的表达,减少血小板活化因子受体(PAF-R)数目,抑制PAF2R活性,从而阻断PAF发挥损伤效应[17]。白雪松对脑缺血大鼠模型灌服该方及该方的超微型制剂,观察NgR蛋白的表达强度。NgR蛋白表达在手术后增强,随着时间的延长而逐渐降低,模型组8周后仍高于空白组,说明该方通过抑制NgR,促进轴突再生,改善中风后的神经功能[18]。
此外,该方可下调半胱氨酰天冬氨酸蛋白酶caspase-3表达而抑制大鼠脑缺血再灌注损伤诱导的细胞凋亡[19],该方对促进神经再生作用如图所示。
神经再生是多因子、多因素联合共同作用的结果[10]。有学者结合戴维、PubChem数据库资源和网络药理学方法,最终找出补阳还五汤35个潜在的脑心同步治疗靶点[20]。
综上所述,该方促进神经再生机制一是改善局部神经生长微环境,促进NTFs类物质的表达;二是降低神经抑制因子的表达而减轻继发性损伤,诱导NSC增殖、迁移及定向分化。与传统西药比较,该方能使脑缺血的神经功能缺陷得到改善,神经功能缺损评分差异非常显著[21]。该方多靶点、多途径的作用机制,应该在神经系统再生方面有着良好的应用前景。
但就目前的情况看,关于补阳还五汤的研究还仅仅局限于对脑缺血引起的神经损伤和再生作用,且动物造模时未考虑临床证候特点。因此,今后的研究应聚焦该方对其他神经系统疾病引起的中枢神经损伤的再生研究,了解其对NSCs的动员、迁移和分化,并要与中医证候理论紧密结合,借助现代神经生物学的研究成果,深入探究其疗效和作用机制,增强相关研究的系统性。
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The Progress of Buyanghuanwu Soup Promoting the Central Nervous System Regeneration
GUo Wen-juan1,ZHANG Hong-zhen1,LI Yan-hua2,LIU Jian-chun1,YANG Chun-yan1,YANG Wan-fang1,CHAI Zhi1,LI Jun-liao1,XIAO Bao-guo2,FENG Qian-jin1,MA Chu-gen1,2△
(1.Shanxi College of traditional Chinese Midicine“2011”Collaborative Innovation Center,Taiyuan 030024,China; 2.Shanxi Datong University Institute for Brain Science,Shanxi Datong 037009,China)
Nerve regeneration is central and difficult issue in neuroscience and clinical research at present,Generation,proliferation,migration,differentiation of the neural stem cells is the key.Traditional Chinese Medicine as treasures of Chinese medicine has made some progress in terms of promoting the study of central nervous regeneration,Buyanghuanwu soup has achieved good results of central and peripheral nervous system diseases among them.Chinese medicine theory and experimental results recently show that Buyanghuanwu soup has the effect of promoting nerve regeneration,the mechanism may including:① Improving the local microenvironment of nerve growth and Promoting the expression of NTFs substances;②reducing nerve inhibitory factor expression and mitigating secondary injury,inducing the proliferation,migration and directed differentiation of NSC eventually,promoting nerve regeneration.Multi-target,multi-channel mechanism of Buyanghuanwu soup reveal that Buyanghuanwu soup has a good prospect Regeneration in the nervous system.
Buyanghuanwu soup;Nerve regeneration;Mechanism;Progress
R289.1
:A
:1006-3250(2016)03-0434-03
2015-08-20
国家自然科学基金资助项目(81473577);2013年度国家科技部国际科技合作专项项目(2013DFA30700);山西中医学院“2011”培育计划资助项目(2011PY-1)