中药对神经干细胞增殖分化信号通路的综合调控作用分析

汪宏锦　李晶晶　柯慧　徐晓玉

[摘要]寻找促进神经干细胞增殖与分化的有效方法是加速神经干细胞临床应用的途径之一。该文分析了近十年来中外文献关于调控神经干细胞增殖分化的中药及其作用靶点与信号通路的报道，发现中药对神经干细胞增殖分化信号通路具有综合调控作用。第一，中药能通过Notch，PI3K/Akt，Wnt/βcatenin，GFs等信号通路影响神经干细胞的增殖与分化。①黄芪、淫羊藿、龟甲、远志能通过调节Notch信号通路中的关键蛋白或基因Notch1，NICD和Hes的表达起调控作用；②人参、银杏叶、丹参能通过介导PI3K/Akt信号通路发挥调控作用，但对该通路中上下游靶标的具体作用机制尚无研究；③姜黄、蛇床子可以上调Wnt/βcatenin信号通路中的关键靶蛋白Wnt3a及βcatenin的水平从而介导Wnt/βcatenin信号通路起调控作用；④三七、川芎可以通过促进分泌性生长因子EGF，bFGF等的表达发挥作用。 第二，一些中药能通过多种途径诱导神经干细胞的增殖或分化：黄芪中的黄芪甲苷可以通过Notch信号通路调控神经干细胞的增殖或分化，但黄芪多糖含药血清又可以通过调节VEGF含量，活化PI3K/Akt信号通路发挥作用；淫羊藿中的淫羊藿苷和淫羊藿黄酮类可以分别介导Notch或GFs信号通路来控制神经干细胞的命运转化；人参皂苷Rg1可以通过Notch和PI3K/Akt信号通路发挥调控作用；银杏内酯B可通过激活PI3K/Akt信号通路、上调HIF1α表达来有效调节神经干细胞凋亡相关基因和促进细胞增殖与分化，进而起到神经保护作用，而银杏叶提取物也能通过上调多种细胞因子的释放促进神经干细胞的增殖与分化；姜黄素可以通过Wnt/βcatenin与Notch信号通路来调控神经干细胞的增殖与分化。第三，信号通路的串话（crosstalk）是一些中药发挥促NSCs增殖与分化的重要途径。Notch与GFs信号通路、GFs与PI3K/Akt信号通路、Notch与Wnt/βcatenin信号通路等在调控神经干细胞的过程中相互协调，相互制约，在中药促进神经干细胞增殖或分化中发挥着关键的作用。中药对调控神经干细胞增殖分化信号通路的串话研究有待进一步加深，阐明其多靶点和多途径的作用机制与综合调控作用。

[关键词]神经干细胞； 增殖； 分化； 中药； 信号通路； 串话

[Abstract]Since the discovery of neural stem cells（NSCs） in embryonic and adult mammalian central nervous systems， new approaches for proliferation and differentiation of NSCs have been put forward One of the approaches to promote the clinical application of NSCs is to search effective methods to regulate the proliferation and differentiation This problem is urgently to be solved in the medical field Previous studies have shown that traditional Chinese medicine could promote the proliferation and differentiation of NSCs by regulating the relevant signaling pathway in vivo and in vitro Domestic and foreign literatures for regulating the proliferation and differentiation of neural stem cells in recent 10 years and the reports for their target and signaling pathways were analyzed in this paper Traditional Chinese medicine could regulate the proliferation and differentiation of NSCs through signaling pathways of Notch， PI3K/Akt， Wnt/βcatenin and GFs However， studies about NSCs and traditional Chinese medicine should be further deepened； the mechanism of multiple targets and the comprehensive regulation function of traditional Chinese medicine should be clarified.

[Key words]neural stem cell； proliferation； differentiation； traditional Chinese medicine； signaling pathways； crosstalk

神经干细胞（neural stem cells，NSCs）是存在于哺乳动物中枢神经系统内具有自我更新能力和多向分化潜能的细胞群，主要分布于大脑室管膜下区（subventricular zone，SVZ）和海马齿状回的颗粒下层（subgranular zone，SGZ）[14]。在大脑发育过程中，NSCs可以分化为神经元和胶质细胞，构建大脑结构与功能单元；在大脑发育成熟后，NSCs依然具有有限的再生能力，为大脑损伤修复提供可能。当脑部病变或受损后，内源性的NSCs就会被“招募”到缺损部位进而参与神经再生和神经修复[5]。但是机体内NSCs数目本身较少，仅由外界损伤刺激所引起的机体自身的反馈仍不足以达到神经自我修复与功能重建的目的[67]。目前，NSCs移植已经成为神经系統疾病及损伤一项新的治疗策略，相关疾病的治疗如脑卒中、阿尔兹海默病、帕金森病、肌萎缩侧索硬化等已进入临床试验阶段[811]。但是NSCs移植存在存活率不高、定向分化困难、易成瘤、难以穿透疤痕组织等问题[12]。如何通过调控内源性NSCs的增殖并分化为特定神经细胞来补充缺失的细胞是成体神经再生研究的热点问题。阐明NSCs增殖分化的机制，寻找调控NSCs增殖与分化的靶标，开发促进NSCs增殖分化的创新药物对于攻克难以治愈的神经系统损伤及退行性病变有重要意义[13]。研究发现，诸多经典信号通路如Notch信号通路、PI3K/Akt信号通路、Wnt/βcatenin信号通路、GFs信号通路等在调控NSCs的过程中相互协调，相互制约，发挥着关键的作用。endprint

中药具有多组分、多靶点、多效果的特点和优势。中药可以通过激活机体内源性干细胞、诱导移植的外源性干细胞，或调整干细胞生存的微环境来改善并促进神经再生。并且中药是通过有效成分组成的复杂物质体系和病理条件下药物作用靶点组成的复杂生物体系的有机结合达到对机体的综合调控作用，中药的多成分决定着其对NSCs的调控具有多靶点、多效果的优势，利用此优势对于神经系统疾病的研究或治疗具有重大的应用价值。近年研究发现中药能通过Notch，PI3K/Akt，Wnt/βcatenin，GFs等信号通路等影响NSCs的增殖与分化。并且许多中药如黄芪、淫羊藿、银杏叶等能通过其中一种或多种途径诱导NSCs的增殖或分化。信号通路之间的“串话”是一些中药发挥促进NSCs增殖与分化的重要途径。本文立足于中医药的整体观念，对近十年来研究中药调控NSCs增殖分化的作用及机制进行总结，为临床应用中药诱导NSCs的增殖与分化治疗神经系统疾病或损伤提供参考。

1NSCs增殖分化信号通路及其具有调控作用的中药

11调控Notch信号通路促NSCs增殖分化的中药

Notch信号通路最早于突变果蝇的发育研究中发现，是一个高度保守的控制细胞命运的重要调控通路。Notch信号通路的激活能实现相邻细胞之间的相互协调作用从而启动细胞的增殖、分化或凋亡程序，调节细胞、组织、器官的分化和发育[14]。经典的Notch通路主要由Notch受体、Notch配体、转录因子、靶分子以及一些调节分子组成[15]。

Notch信号通路是NSCs增殖与分化的网络系统中的一个关键调控环节，可以和Wnt/βcatenin，GFs等其他多种信号通路共同调控NSCs的增殖与分化。早期研究认为[1618]，Notch信号通路属于干细胞分化的抑制性通路，可抑制NSCs向神经元和胶质细胞分化，由此间接维持干细胞的多能性和自我更新能力。Notch信号通路的阻断可以削弱NSCs的自我更新能力，而持续性的激活其受体Notch1又可以增强NSCs的增殖。而目前有研究显示[19]，Notch通路在NSCs分化的不同阶段发挥不同的调控作用。在分化早期，Notch通路可以通过抑制NSCs向神经元和胶质细胞分化、增强细胞信号连接等方式独立调控细胞周期进程来维持NSCs的自我更新能力。而在分化晚期，通过Notch通路可以将中间祖细胞选择性的分化为神经元或者星型胶质细胞，而向少突胶质细胞分化的比例较少。

当Notch受体被邻近细胞分泌的跨膜配体如Delta，Serrate或Lag2激活后，胞内区（Notch intracellular domain，NICD）被γ分泌酶切开并转移到核内，引起多种靶基因如Hes（hariy enhancer of split，Hes）的表达，从而产生抑制NSCs分化的作用[20]。Haupt S等[21]将重组NICD转录到NSCs中，可以转基因实现激活Notch通路，使细胞处于增殖状态。Hes为Notch通路的下游靶基因，属于bHLH基因家族，包括Hes1和Hes5[2223]。活化的Notch信号通路可以增加Hesl和Hes5的表达，上调细胞周期蛋白从而进一步促进干细胞的增殖[2425]。因此，Hes可以维持NSCs的自我更新和抑制其分化，对神经细胞的发生和构筑正常神经功能具有重要意义[26]。

111黄芪豆科植物蒙古黄芪Astragalus membranaceus（Fisch）Bgevarmongholicus（Bge）Hsiao或膜荚黄芪A. membranaceus（Fisch）Bge的干燥根。研究发现[2728]，黄芪注射液可以上调脑缺血模型大鼠脑内巢蛋白（Nestin）及其与胶质纤维酸性蛋白（GFAP）或微管相关蛋白2（MAP2）共同表达的阳性细胞数，说明黄芪注射液可以促进NSCs增殖，并能够诱导其向神经元及胶质细胞分化。在其机制研究方面，曹宝萍等[29]发现黄芪注射液在诱导NSCs分化的过程中，可能启动了bHLH转录因子家族，促使相关基因NeuroD，Ngn2和Mash1的下调，从而使NSCs向神经元方向分化；Haiyan H等[30]研究证明黄芪甲苷Ⅳ能上调体外培养的大鼠海马区NSCs的Notch1和NICD，诱导外源性NSCs的增殖与分化，并且将其移植到阿尔兹海默模型大鼠海马区后可以显著改善模型大鼠的学习和记忆能力。柴丽娟等[31]发现黄芪甲苷能明显提高体外NSCs增殖率、神经球的形成率，其诱导增殖与细胞周期蛋白D1，Hes1，Hes5的基因表达增加有关。由上可知，黄芪中的皂苷类成分可以通过Notch信号通路调控NSCs的增殖或分化。

112淫羊藿小檗科植物淫羊藿Epimedium brevicornu Maxim.、箭叶淫羊藿E. sagittatum（Siebet Zucc）Maxim.、柔毛淫羊藿E pubescens Maxim或朝鲜淫羊藿E koreanum Nakai的干燥叶。许多研究表明淫羊藿苷可以调控NSCs的增殖与分化。付小龙等[32]发现淫羊藿苷可以促进大鼠海马区NSCs内Brdu阳性的表达，明显提高NSCs细胞周期蛋白Cyclin D1及p21 mRNA的表达，促进NSCs的增殖。杨潘[33]也证实了淫羊藿苷可以促进人胚胎NSCs增殖，并诱导其分化。Yang P等[34]研究发现淫羊藿苷可以通过促进NSCs的增殖和分化发挥其神经保护的作用。Wu B等[35]利用Morris水迷宫证明了淫羊藿苷能激活衰老模型大鼠脑内静止的NSCs，促进其增殖与分化，进而延缓衰老大鼠认知能力的减退。关于其机制研究方面，俞悦[36]通过建立胎鼠脑NSCs培养体系发现淫羊藿苷能上调Notch1，Hes1和Jagged1的表达，通过介导Notch信号通路促进NSCs的增殖。

113龟甲（龟板）龟科动物乌龟Chinemys reevesii（Gray）的背甲及腹甲。陳东风等[37]观察龟板水煎液对局灶性脑缺血模型大鼠NSCs的影响时发现龟板水煎液可以增强脑缺血后Nestin表达、降低神经功能评分，提示龟板可减轻神经损伤症状，促进局灶性脑缺血后NSCs的增殖。李伊为等[38]研究表明龟板水煎液可使Allen脊髓损伤模型大鼠脊髓中Nestin持续高表达至术后第28天，而模型组仅持续高表达至术后21 d；且增加的Nestin阳性细胞数量与神经功能的改善程度平行，提示龟板可促进脊髓损伤后NSCs的增殖并减轻神经损伤症状。李彩霞等[39]发现龟板提取物能诱导miR124和miR9的表达，显著下调Notch1信号分子和下游的靶基因Hes1的表达，促进NSCs向神经元分化。microRNA在NSCs的增殖分化过程中起着重要的调控作用[40]。Giraldez A J等[41]通过断裂斑马鱼Dicer酶基因来抑制miRNA生成，并最终导致神经管发育缺陷，率先证实了miRNA在NSCs增殖分化过程中的关键调控作用。有研究表明[4243]，miR124可通过靶向调控Jagged1Notch信号途径，抑制NSCs的增殖，促进其向神经元的分化。相反地，在体外抑制miR124的表达可以促进NSCs的增殖，抑制其向神经元分化[44]。Landgraf P等[45]研究发现，miR9是除了miR124之外另一个被证实在NSCs向神经元细胞分化过程中发挥着重要调控作用的microRNA。基于以上研究，推测龟板提取物可以通过诱导miR124和miR9的表达来介导Notch信号通路调控NSCs的增殖与分化。endprint

114远志远志科植物远志Polygala tenuifolia Willd或卵叶远志P. sibirica L的干燥根。远志中的皂苷类成分具有调控NSCs增殖或分化的作用。陈玉静等[46]发现在远志皂苷元的干预下，Nestin阳性细胞数较对照组减少，神经元特异性烯醇化酶（NSE）和胶质纤维酸性蛋白（GFAP）阳性细胞数较对照组增加，说明远志皂苷元能促进新生大鼠海马区NSCs的分化。黄昕艳等[47]也发现远志总皂苷对海马NSCs向神经元分化有一定的促进作用。经远志总皂苷诱导24 h后，可见细胞球周边有分化出的神经元样细胞。诱导3 d后，神经球周边神经元样的分化细胞增多，相邻细胞球之间形成神经网络连接。说明在NSCs分化早期，远志总皂苷可能促使其神经纤维生成、生长，并在神经纤维相互之间的连接起到一定作用。在其调控机制方面，朱晓峰等[48]发现远志总皂苷能够促进体外培养的海马NSCs向神经元及胆碱能神经元定向分化，并上调NSCs中Mashl的表达。而师昉等[49]也证实了远志皂苷元可显著促进NSCs增殖，同时上调Hes1和Mash1基因表达，促进NSCs分化，提高其向神经元分化的比例。由此可見，远志可以通过Notch信号通路调控NSCs的增殖与分化过程。

12调控PI3K/Akt信号通路促NSCs增殖分化的中药

PI3K/Akt信号通路广泛存在于细胞中，也是细胞内一条经典的信号转导通路，是膜受体信号向细胞内转导的重要途径，其参与细胞激活、葡萄糖转运、蛋白质合成等调控环节，在细胞增殖、代谢、凋亡等过程中发挥着关键作用。

PI3K/Akt （磷酯酰肌醇3激酶/蛋白激酶B）信号通路主要由磷脂酰肌醇PI3K和其下游分子蛋白激酶B Akt所组成。PI3K具有磷脂酰肌醇激酶的活性，可被多种细胞因子和理化因素激活。PI3K激活的结果是在质膜上产生第二信使PIP3，PIP3与细胞内的信号蛋白Akt结合，通过诱导磷酸化反应导致Akt的活化。Akt是PI3K下游具有丝氨酸/苏氨酸（Serine/Threonine）活性的激酶，也在多种类型细胞的生存及增殖过程中起到关键的调控作用。Akt完全活化后由能引起下游磷酸化级联反应和调节Bad，GSK3和p27Kip1等细胞命运调控相关靶蛋白的表达，进而影响细胞的增殖、分化、凋亡以及迁移等[50]。研究显示，该通路在调控胚胎干细胞的自我更新和维持其多向分化潜能方面发挥着关键的作用[51]。而对于NSCs而言，通过介导此信号通路也可以促进体外或体内NSCs的增殖与分化[5254]，维持细胞活性；并且在病理条件下如通过氧糖剥夺所模拟的体外脑缺血模型中也发现PI3K/Akt信号通路能够在低氧干预下有效促进NSCs的增殖过程[55]。

121人参五加科植物人参Panax ginseng C A Mey的干燥根和根茎。人参皂苷是人参中的重要活性成分之一，具有良好的脑保护作用。Lin T等[56]发现人参皂苷能提高体内外的大鼠海马区NSCs Brdu阳性细胞数，说明人参皂苷可以诱导NSCs增殖，促进海马区的神经再生。Wang B等[57]在研究人参皂苷对铅损伤大鼠神经再生功能的影响中发现人参皂苷预处理后可以下调小胶质细胞标记物Iba1的免疫反应性，削弱铅诱导的炎症因子IL1β，IL6和TNFα上调，阻止铅所导致的室管膜下区和颗粒下层的Brdu与DCX阳性细胞数下降，说明人参皂苷可能通过抑制小胶质细胞活性、对抗炎症反应、维持NSCs增殖能力而促进脑部神经再生和自我修复，发挥其神经保护作用。Li Y等[58]将人参皂苷Rg1诱导的NSCs移植到缺血缺氧损伤大鼠模型，证明人参皂苷Rg1可以促进模型大鼠部分功能的恢复。Wang L等[59]也发现经BDNF与人参皂苷（Rg1和Rb1）联合诱导的人NSCs在分化过程中具有更好的存活能力，更多的神经突触生长、发育及细胞连接形成。李英博等[60]将采用经过人参皂苷Rg1诱导的NSCs移植到模型大鼠侧脑室治疗缺血缺氧脑损伤，发现模型大鼠的学习记忆能力有了明显的提高，能够较快的寻找到隐藏的平台，而且在空间探索时也显示了一定的目的性，提示经Rg1诱导后的NSCs在缺血性脑损伤中对学习、记忆等复杂神经功能的恢复起到了很好的作用。而关于人参皂苷调控NSCs的机制，李英博等[61]在后续的研究中采用基因芯片技术对基因芯片海量数据进行Pathway数据演算，得出在人参皂苷Rg1诱导NSCs增殖过程中，PI3KAkt信号传导通路具有重要作用。郑玉芹等[62]发现人参皂苷Rb1组的NSCs增殖率及磷酸化Akt蛋白水平均较对照组高，且这种作用可以被PI3K/Akt抑制剂LY294002逆转。此结果不但说明人参皂苷Rb1在一定浓度范围内可以促进体外培养NSCs的增殖，而且也发现了PI3K/Akt信号通路在人参皂苷Rb1促进NSCs增殖作用中发挥重要作用。在中风等脑损伤情况下，人参皂苷能够作用于NSCs巢内的星形胶质细胞，使星形胶质细胞HIF1α表达上调，促进下游VEGF的分泌增加，通过旁分泌的形式作用于NSCs并促进NSCs增殖和分化，从而达到修复脑损伤的目的[63]。HIF1α是组织缺氧时细胞的低氧应答反应过程中的关键因子。轻度缺氧时，HIF1α介导的多种基因表达上调，诱导NSCs的生长、增殖并向神经元分化，从而补充损失的神经元[64]。并且有研究证实，缺氧以及非缺氧性刺激都可通过PI3K依赖性或相关的途径诱导HIF1α的表达和活性[65]。综上推测人参皂苷可以通过PI3K/Akt途径影响HIF1α的表达来调控NSCs的增殖与分化。

122银杏叶银杏科植物银杏Ginkgo biloba L的干燥叶。银杏内酯B是银杏叶提取物中的主要药效成分，具有神经保护作用。刘静[66]研究发现银杏内酯B能诱导NSCs 向神经元和星形胶质细胞的分化，促进细胞突起的生长。Wang C等[67]采用银杏叶提取物干预体外小鼠耳蜗NSCs，发现银杏叶提取物可以显著提升NSCs的增殖与分化能力，并且由此分化形成的神经元具有更加复杂的突触生长和神经网络的形成。Wang J等[68]也发现银杏叶提取物EGb761可以提高血管性痴呆模型大鼠NSCs的增殖、迁移和分化能力。并且经过诱导分化产生的新生神经细胞可以通过与周围细胞建立突触连接、融入神经网络而增强突触可塑性，促进大脑损伤组织的恢复，提高血管性痴呆大鼠的学习和记忆能力。在银杏内酯B调控NSCs的机制方面，刘娜等[6970]研究发现经银杏内酯B处理后的NSCs的HIF1α，pAkt表达均较对照组明显增高，该作用可被PI3K/Akt特异性抑制剂Wortmannin所抑制，且PI3K/Akt信号通路激活能促进HIF1α的表达，该研究很好地说明了银杏内酯B可能通过激活PI3K/Akt信号通路、上调HIF1α表达来对NSCs起保护作用。endprint

123丹参唇形科植物丹参Salvia miltiorrhiza Bge的干燥根和根茎，其中所含的丹酚酸B是治疗脑部损伤或神经退行性疾病的主要药效成分。Guo G等[71]研究发现丹酚酸B可以促进体外培养的胎鼠皮层NSCs的神经突生长及其向神经元分化，为损伤神经组织结构和功能的恢复提供了潜在的可能。而Zhang N等[72]进一步研究发现丹酚酸B不但可以促进NSCs的增殖，增加其向神经元分化的比例，还可以诱导脑源性神经营养因子BDNF的产生，减少乳糖漏出率，抑制细胞凋亡，从而减轻由H2O2所导致的氧化应激损伤，发挥其神经保护作用。山爱景[73]、郭国庆等[74]也同样证实丹酚酸B可显著减少NSCs G0/G1期的百分比并增加G2/S期细胞百分比，延长NSCs对数生长期的时间，促进NSCs分化并使其分化的神经元纤维增多、增长。Zhuang P等[75]也发现丹酚酸B可以维持脑缺血模型大鼠脑内NSCs的增殖能力，并促进其神经功能的恢复，提高其术后的学习和记忆能力。而关于丹酚酸B调控NSCs的作用机制，Zhuang P进一步研究发现PI3K/Akt信号通路的阻断剂Ly294002会抑制丹酚酸B所诱导的NSCs增殖；并且在丹酚酸B的干預下，NSCs中Akt的磷酸化会增加，而这种作用也会被Ly294002所抑制。此结果说明了丹酚酸B可以通过介导PI3K/Akt信号通路来维持NSCs的自我更新能力并促进其增殖。

13调控Wnt/βcatenin信号通路促NSCs增殖分化的中药

Wnt信号转导通路是一个非常广泛的调控无数生命活动的信号通路，在中枢神经系统发育及成体神经再生过程中控制着细胞的生长及分化[76]。Wnt信号传导途径是因启动蛋白为Wnt而得名，Wnt蛋白是一个富含半胱氨酸残基的分泌信号糖蛋白大家族，是一类调控细胞生长发育的重要分泌性生长因子[77]。Wnt/βcatenin信号通路首先被发现在胚胎NSCs发育中起关键调控作用[78]，此后许多研究也表明Wnt信号能够显著促进成体NSCs向神经元分化。Wnt蛋白通过自分泌或旁分泌作用与位于细胞膜上的受体相结合，激活细胞内信号通路，调节靶基因的表达，在成体神经发育与再生中起到非常重要的调节作用[79]。而βcatenin是该通路的关键信号分子，其转录活性对于该通路的激活至关重要[80]。Wnt/βcatenin通路的活化能减轻脑缺血后的脑损伤，显著地促进成体海马区NSCs的增殖与分化，提高其向神经元细胞分化的比例[81]。

131姜黄姜科植物姜黄Curcuma longa L.的干燥根茎。姜黄素与姜黄酮都是从姜黄中提取的生物活性物质，也是姜黄发挥抗炎、抗氧化、抗癌、神经保护等药理作用的活性成分。Dong S等[82]发现姜黄素可以显著的促进衰老模型大鼠海马齿状回的神经再生，从而改善症状并提高其认知能力。Hucklenbroich J等[83]研究表明，姜黄酮在体内外均能提高NSCs的增殖与分化能力，促进NSCs在室管膜下区与海马的迁移，增强神经再生。向鑫等[84]研究发现姜黄素可诱导脊髓损伤后被激活的内源性NSCs更多地分化为神经元，减轻胶质瘢痕，从而促进大鼠后肢功能的恢复。并且姜黄素处理组中Wnt3a，βcatenin的表达与单纯损伤组趋势相似，但各时间点的表达量均显著高于单纯损伤组。故认为Wnt/βcatenin信号通路参与了损伤后内源性NSCs的增殖过程；而应用姜黄素干预脊髓损伤后发现Wnt3a及βcatenin的表达量进一步上调，同时内源性NSCs向神经元分化，证明姜黄素正是通过激活Wnt/βcatenin信号通路促进脊髓损伤后被激活的内源性NSCs更多地向神经元方向分化，从而改善大鼠脊髓损伤的预后。陈飞等[85]观察姜黄素对体外NSCs增殖分化的影响时发现姜黄素组Wnt3a，βcatenin表达量较其他各组明显升高，经Wnt通路特异性阻断剂IWR1处理后其表达水平明显降低；RTPCR结果显示姜黄素组Wnt3a及βcatenin基因表达水平明显上调，而IWR1组Wnt3a及βcatenin基因表达水平明显下降，总体变化趋势与Western blot结果一致。此研究初步证明姜黄素在诱导NSCs增殖分化过程中与经典的Wnt/βcatenin 信号通路密切相关。Chen F等[86]同样发现姜黄素可以提高Wnt3a和βcatenin的表达，并且这种作用也能被IWR1所抑制，证明姜黄素发挥神经保护作用的机制之一就是激活Wnt/βcatenin通路。

132蛇床子伞形科植物蛇床Cnidium monnieri （L）Cuss的干燥成熟果实。蛇床子素是从蛇床子中提取的一种香豆素类药效成分，对神经系统、心血管系统、免疫系统等都有药理作用。Gao Z等[87]研究发现蛇床子素可以通过抗炎作用改善体内移植NSCs的生存环境，诱导NSCs向神经元和少突胶质细胞分化，抑制星形胶质细胞增生，从而增强中枢神经系统内源性神经营养因子对髓鞘和轴突损伤的修复。姚璎珈等[88]在研究蛇床子素对叔丁基过氧化氢所诱导的NSCs衰老损伤时发现，蛇床子素可以明显提高NSCs存活率，提高其向星形胶质细胞和神经元分化能力，降低与衰老相关的βgal阳性率，表明蛇床子素可改善衰老NSCs的增殖和分化能力，对NSCs具有延缓衰老的作用。而在其进一步机制研究中发现[89]，蛇床子素不仅可以提高NSCs的增殖能力，增加其向神经元分化的比例，而且还可以抑制神经元凋亡；RTPCR和Western blot的结果均显示蛇床子素可抑制 GSK3β基因及蛋白的表达，促进βcatenin基因及蛋白的表达。由此说明蛇床子素促进NSCs增殖分化可能与通过激活Wnt/βcatenin信号通路有关。

14调控GFs信号通路促NSCs增殖分化的中药

细胞生长因子（growth factors，GFs）是一类能在细胞间传递信息、刺激细胞生长活性的蛋白质或小分子多肽。影响NSCs增殖分化的细胞生长因子有很多，主要包括表皮生长因子（epidermal growth factor，EGF）、成纤维细胞生长因子（fibroblast growth factor，FGF）、脑源性神经营养因子（BDNF）、白血病抑制因子（LIF）、白细胞介素（IL）、血小板源生长因子（PDGF）等。其中，GFs家族的EGF与FGF在调控NSCs增殖中起着至关重要的作用，可以共同调节胚胎发育晚期NSCs对向胶质细胞分化的反应性[90]。研究证实，激活GFs可以提高NSCs的活性，促进NSCs的增殖与迁移[91]。但是对FGF应答的细胞在胚胎发育早期就已经存在，维持中枢神经系统的正常功能并延缓细胞老化，并能使较多的神经元在病理状态下得以生存；促进脑损伤后的早期修复而对EGF应答的NSCs在发育晚期特定的时间和空间才出现；而在分别阻断EGF与FGF信号通路后也发现这2个信号通路可以分别独立的调控NSCs的增殖与分化[92]。endprint

141三七五加科植物三七P. notoginseng （Burk） FH Chen的干燥根和根茎。三七中的皂苷类成分在神经系统疾病方面具有广泛的药理活性。张建平等[93]观察不同剂量的三七总皂苷对大鼠NSCs的影响，发现三七总皂苷能够调节体外培养的大鼠海马NSCs的增殖和分化水平，在合适的剂量下显著提高了神经元的分化比例。雷勋明等[94]也发现三七总皂苷能诱导缺氧缺血性脑损伤新生鼠内源性NSCs增殖、分化，提示其具有促进神经发生的作用。姜晓锋等[95]观察到三七三醇皂苷可以发挥类缺血耐受作用，促进急性脑缺血模型大鼠脑内源性NSCs增殖，进而改善大鼠脑梗死后的神经功能缺损症状。Ke C等[96]研究发现三七皂苷可以提高NSCs移植到帕金森模型大鼠体内分化形成的多巴胺能神经元的存活能力和治疗效果。Si Y C等[97]发现三七皂苷可以提高体外NSCs在氧糖剥夺后的增殖与分化能力，促进胚胎大鼠海马区NSCs的自我更新与分化，提示三七皂苷具有增强神经形成及再生的功效。关于其作用机制，Si Y等[98]研究证明了通过自分泌与旁分泌通路释放的神经营养因子能促进大鼠胚胎NSCs的存活能力、自我更新、增殖与分化。而钟森等[99]观察三七总皂苷对脑缺血再灌注大鼠NSCs相关调节因子的影响时发现缺血再灌注各时间点三七总皂苷组Bcl2，Nestin，BDNF，EGF的表达与模型组比较显著增加，说明三七总皂苷能上调相关细胞因子BDNF，EGF，Nestin的表达而促进NSCs增殖。程龙[100]也发现三七总皂苷可能通过促进体外胎鼠皮层NSCs或前体细胞bFGF，BDNF自身合成增加来促进NSCs的存活、增殖、分化和自我更新。通过以上研究结果可以说明GFs信号通路是三七诱导NSCs增殖与分化的一条重要途径之一。

142川芎伞形科植物川芎Ligusticum chuanxiong Hort的干燥根茎。祁文等[101102]研究发现川芎嗪能够促进脊髓损伤后损伤区域GFAP的表达，对脊髓损伤后内源性NSCs增殖分化有促进作用；并且川芎嗪能明显减轻脊髓损伤后水肿、炎性细胞浸润及出血程度，保护神经细胞，促进脊髓组织修复。Tian Y等[103]也证实了川芎嗪可以促进体外低氧刺激条件下大鼠NSCs分化为神经元并诱导神经再生，起到神经保护的作用。另有研究发现[104]，川芎嗪能上调重型脑损伤后损伤区脑组织bFGF的表达，保护神经元尼氏体，恢复神经功能。故基于以上推测，川芎嗪可能可以通过GFs信号通路来调控NSCs的增殖分化，发挥其神经保护作用。

综上，中药有效成分调控神经干细胞增殖分化信号通路及靶点总结见表1。

2中药的不同成分能同时介导不同信号通路共同促进NSCs的增殖或分化

多成分、多靶点、多功效是中药的独特优势。中药在对NSCs发挥调控作用时，由于其成分的复杂性，多种有效成分往往能通过多种途径发挥多重功效，多个信号通路协调运作，共同调控NSCs的增殖与分化，进而影响神经再生，发挥其神经保护作用。已有研究发现，黄芪、淫羊藿、人参、银杏叶、姜黄等中药中的多种成分就能通过不同信号通路共同促进NSCs的增殖或分化，见图1。

黄芪中的黄芪甲苷可以通过Notch信号通路调控NSCs的增殖或分化[2931]，但黄芪多糖含药血清又可以通过调节VEGF含量，活化PI3K/Akt信號通路，促进Akt磷酸化，调节下游靶基因，促进NSCs增殖；并且能通过VEGF影响钙离子通道，提高突触p38表达，促进NSCs向神经元分化[105]。

淫羊藿中的淫羊藿苷能通过介导Notch信号通路激活衰老模型大鼠脑内静默的NSCs，促进其增殖与分化[36]。而Yao R等[106]研究发现淫羊藿的另外一类活性成分淫羊藿黄酮类能通过影响GFs的表达从而促进NSCs的Tuj1，NF200，GFAP表达上调，Brdu阳性细胞数增加，诱导体外NSCs增殖和分化。

人参皂苷Rg1，Rb1可以介导PI3K/Akt信号通路促进体外培养的NSCs的增殖[6162]。但基因芯片筛选技术也发现[61]，Hes1可以维持NSCs的自我更新，对产生神经细胞的合适数量和构建正常神经功能具有重要意义。而人参皂苷 Rg1之所以能发挥较好的促进NSCs增殖的效果，也与其能激活Notch信号通路，显著上调Hes1基因表达水平相关。

银杏内酯B能够增强皮层NSCs活性，减少细胞凋亡，促进细胞增殖、分化，通过激活PI3K/Akt信号通路、上调HIF1α表达来有效调节NSCs凋亡相关基因和促进细胞增殖与分化，进而起到神经保护作用[6970]。而近年研究也发现，银杏叶提取物与碱性成纤维生长因子bFGF等联合能更好的发挥对脑神经细胞的保护作用。因此，推测银杏叶提取物中的某种成分可能也能通过多种细胞因子促进NSCs的增殖与分化，其进一步的机制还有待于研究[107]。

姜黄素可以通过Wnt/βcatenin调控NSCs的增殖分化[8486]。但也有研究发现，姜黄素处理组的缺血再灌注大鼠梗死侧室管膜下区BrdU及BrdU/DCX标记的NSC较模型组显著增多，同时其较模型组更广泛地分布在往病灶迁移的路径上；反映Notch通路活性的胞内段NICD生成也增多。说明姜黄素能促进缺血再灌注大鼠室管膜下区NSCs增殖和迁移，其机制可能是通过激活Notch信号通路产生的[108]。

3信号通路间相互串话，共同调控NSCs的增殖与分化

在NSCs的增殖分化过程中存在着Notch，PI3K/Akt，Wnt/βcatenin，GFs等多个信号通路共同发挥调控作用。各因素在调控NSCs的过程中并不是相互独立的，而是彼此存在交叉，相互作用，共同构成一个复杂的生物分子网络系统。在这个网络系统中，Notch与其他信号通路关系密切。Notch经典信号转导通路在细胞、组织和器官的发育中发挥着重要作用，调控着组织类型及其形态的发生。细胞的增殖、分化和存活等复杂程序的正常运行正是基于正确的Notch信号转导。Notch，PI3K/Akt，Wnt/βcatenin，GFs信号通路等以Notch信号通路为核心，以信号通路之间的“串话”实现多途径、多过程的调控NSCs的增殖与分化[1920]，见图1。endprint

31Notch与GFs信号通路的关联

Notch信号通路与GFs信号通路交互协作，在许多方面共同控制着NSCs的增殖与分化。在室管膜下区，Notch信号通路维持着NSCs的干性及自我更新能力，而GFs信号通路则影响着NSCs的增殖与迁移[109110]。Aguirre等[111]发现当GFs信号通路中的EGFR信号过度表达时，能促进Numb，E3泛素连接酶和Notch受体的反应，增大其泛素化，进而降低NICD水平，与Notch通路共同维持着NSCs与神经祖细胞之间的平衡。但是也有研究发现，Notch信号通路还可以和CFs信号共同维持NSCs自我更新活性，显著增加神经球的形成频率[19]。然而，在不存在细胞生长因子的情况下，Notch通路也可以单独促进NSCs的自我更新。Notch通路对NSCs这种非生长因子依赖性的活化包括细胞周期和细胞间相互联系的调节，即通过抑制NSCs向神经元和胶质细胞分化、增强细胞信号连接、不依赖外源性或内源性的生长因子独立调控细胞周期进程来促进NSCs的自我更新。在NSCs的分化阶段，Notch在与神经营养因子和生长因子的协同下又可以促进NSCs向神经元与星型胶质细胞方向分化。

32GFs与PI3K/Akt信号通路的关联

在NSCs的增殖分化过程中，Notch与PI3K/Akt信号通路能否相互影响目前并无研究报道。但是有研究发现，PI3K/Akt和GFs信号通路都可以调控NSCs的增殖或迁移[111112]，故推测二者在此过程中存在某种关联。Zhang Q等[113]发现BDNF与EGF联用时可以增加NSCs的增殖率和迁移率，提高Akt的磷酸化水平；而在使用PI3K/Akt的信号通路特异性阻滞剂LY294002后，EGF所诱导的NSCs的增殖和迁移作用消失，说明BDNF可以通过PI3K/Akt信号通路来促进EGF诱导的NSCs增殖或迁移。Ojeda L等[114]研究发现介导PI3K/Akt信号通路可以下调运动神经元的标志蛋白MAP2的水平，抑制NSCs分化为运动神经元；并且在阻断PI3K/Akt通路后可以增加移植到成年大鼠脊髓中的NSCs分化为运动神经元的比例。而FGF2和EGF可以通过微调PI3K/Akt信号通路来影响体外或移植到大鼠脊髓中的NSCs增殖或分化，促进运动神经元的产生。上述研究说明GFs信号通路与PI3K/Akt信号通路可以协调发挥作用，控制NSCs的命运转化，但具体的调控过程与作用机制有待进一步研究。

33Notch与Wnt/βcatenin信号通路的关联

Notch与Wnt/βcatenin信号通路在调控NSCs增殖分化过程中关系复杂，既相互制约又相互促进。研究显示，Notch与Wnt/βcatenin信号通路可以发挥协同作用维持Miller细胞的干性，维持中枢神经系统中干细胞与祖细胞的平衡[115]。Notch信号通路还可以通过负性调节活性βcatenin蛋白水平的修饰方式，降低βcatenin积累而抑制Wnt通路，从而有助于调控干细胞和祖细胞中的Wnt/βcatenin蛋白信号，以缓和扩张细胞的增殖状态，影响细胞的调控过程，继而维持干细胞与祖细胞数量与功能的平衡。内吞接头蛋白Numb是此负性调节过程中的关键蛋白，当敲除Numb及Numbl时，Notch信号将无法抑制βcatenin蛋白的转录活性[116]，也就无法维持NSCs神经祖细胞池的动态平衡。

4小结

41中药促进NSCs增殖分化的综合调控作用为神经系统疾病治疗提供了新方向

目前，对于阿尔兹海默病、帕金森症、脑缺血等一些严重危害着人类健康的神经系统退行性疾病或损伤，在临床上并无理想的治疗手段。通过外界干预促使机体神经系统的修复与再生是攻克这类临床医学难题的新兴方向。细胞疗法特别是干细胞疗法是神经系统疾病研究的新兴领域，其临床应用为诸多神经系统疾病或损伤提供了一个创新性的解决办法。基于干细胞的治疗方法有2种思路[13]。第一种是通过外界药物干预，促使内源性（如大脑、血液或骨髓）的干细胞迁移到受损部分，进而增殖分化为特定的功能细胞来补充缺失的细胞以达到治疗的目的。第二种方法是将体外诱导的外源性干细胞移植到机体特定的部位（如脑内移植）或全身（如静脉或动脉灌注），激发机体自身各种因子的释放，促进结构再生与功能恢复。

对于调控内源性或外源性的NSCs在机体内更好的发挥效用，治疗发病机制复杂，临床难以治愈的神经系统疾病，中药具有整体调节和综合治疗的优势。中药的多成分特性必然决定着其对NSCs增殖或分化的调控是多途径的，也可能具有单一成分难以达到的效果。NSCs的增殖分化是一个复杂的信号通路网络系统综合调控的过程，各信号通路间彼此交叉，互相关联。立足于中药整体思想，探讨中药的多靶点、多通路、多层次的分子生物学机制，构建调控NSCs增殖分化的生物分子网络系统，深入分析各信号因素间的网络关系，将使中药在神经系统疾病或损伤方面的治疗中发挥巨大的潜能。

42中药对NSCs增殖分化信号通路网络的综合调控作用有待深入研究

因中药普遍具有多有效成分的特点，故许多研究显示同种中药如黄芪、淫羊藿、姜黄等能通过不同的信号通路发挥对NSCs增殖分化的调控作用，且这种作用是多途径、多层次的。同种中药的不同成分在调控NSCs的增殖分化过程中能同时通过不同的信号通路发挥作用，而不同的信号通路之间在NSCs增殖分化的不同阶段也会相互协调或相互抑制。所以在同一条件下，探索中药如何通过多条信号通路间的相互作用来完成对NSCs增殖分化的调控，其对信号通路网络的综合调控作用是如何体现的，也就具有重要的研究意义。但目前的研究局限于传统思路，仅仅依赖于常规分子生物学技术对单一信号通路中的几个关键基因或蛋白的检测，往往不能形成系统性认识，难以全面诠释中藥作用的多靶点、多通路、多层次的综合作用机制[117]。并且目前的研究没有将中药中复杂的有效成分与作用效果的“谱效关系”有机结合，不易明确成分靶点效果的对应关系，导致研究的深度不足和对中医药整体观念的欠缺。加强对于蛋白组学和基因芯片等高通量筛选技术的应用，利用中药小分子探针快速有效地分析信号通路串联网络，加深中药调控NSCs信号通路之间“串话”的研究深度，有助于厘清中药对NSCs全方位的综合调控作用，阐明中药诱导神经干细胞增殖分化，促进神经再生的多靶点和多途径的作用机制，发掘中药应用于神经干细胞治疗神经系统疾病及损伤的潜在价值，加快中药通过调控NSCs在神经系统疾病或损伤上的临床应用。endprint

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[责任编辑张宁宁]endprint