三七治疗缺血性脑卒中药理机制的研究进展

梁萍，蒙兰青右江民族医学院，广西百色533000；右江民族医学院附属医院

缺血性脑卒中是由于局部脑组织血液供应障碍，从而引起偏瘫、失语等神经功能缺损症状的一种疾病，任何年龄均可发生，具有较高的致残率与病死率。缺血再灌注损伤是缺血性脑卒中重要的发病过程，通过能量供应障碍、钙超载、氧化应激反应、炎症反应和细胞凋亡等，持续造成神经血管单元缺血、缺氧性坏死。缺血性脑损伤发生机制纷繁复杂，累及整个神经血管单元，使得单独针对某个发病环节或神经元的靶点药物疗效欠佳。三七被誉为“人参之王”，治疗缺血性脑卒中效果显著。《本草纲目》记载三七“主治止血、散血、定痛”；《本草求真》记载“三七气味苦温，能于血分化其血瘀”；《中国医药大辞典》1912年版记载“三七功用补血，去瘀损，止血衄，能通能补，功效最良，是方药中之最珍贵者”。以上说明三七有畅血脉、散瘀滞、行血不伤新等功效。三七含有三七总皂苷(PNS)、三七素、三七多糖等活性成分，其苷元类型又包括人参皂苷Rb1、人参皂苷Rg1、人参皂苷R1、人参皂苷Re等。药理研究证实，三七可通过抗炎、清除氧自由基、增加脑血流量等修复神经血管单元[1]。本文对三七治疗缺血性脑卒中的药理机制进行综述，以期进一步指导临床应用。

1 改善能量代谢障碍

脑组织能够敏锐感应身体内血液和氧气浓度的变化，易受缺血损伤。高能磷酸化合物(ATP)用于维持脑组织的正常代谢。急性脑缺血发生后，细胞膜上Na+-K+-ATP酶活性下降，ATP的生成不足，加重脑组织代谢障碍，进一步破坏线粒体等细胞器，并扩大缺血脑组织损伤的区域。有氧代谢下腺苷酸池(TAN)值表示线粒体生成ATP的能力，能荷值(EC)值则反应细胞能量储备的情况。脑缺血发生后，反映ATP合成和能量储备能力的TAN值和EC值均显著下降。因而，脑缺血急性期在尽快恢复脑血流的同时，通过增加脑组织中ATP的含量，并减少ATP消耗，可有效改善缺血脑组织的能量代谢障碍。研究[2]发现，人参皂苷Rg1、Rb1与R1配伍用于治疗脑缺血，可协同对抗脑缺血再灌注急性期的能量代谢障碍。该作用可能与上调脑组织葡萄糖转运体3的表达，从而增加了对葡萄糖的代谢有关。脑缺血再灌注损伤小鼠经过人参皂苷Rg1处理后，可通过上调ATP水平、升高TAN和EC值，改善线粒体超微结构和氧化呼吸功能[3]。

2 抑制钙超载

Ca2+在细胞信号转导中的作用至关重要。钙调蛋白作为细胞内Ca2+受体，介导Ca2+对钙调蛋白激酶Ⅱ(CaMKⅡ)的刺激。脑缺血再灌注损伤后细胞供能不足，Na+-K+-ATP酶、Ca2+-ATP酶活性均降低。继而突触前膜发生去极化，介导神经元突触末梢释放兴奋性神经递质(主要为N-甲基-D-天冬氨酸)。此时兴奋性神经递质受体偶联的膜Ca2+通道开放，进一步加剧内质网应激导致的钙超载。CaMKⅡ途径介导的细胞凋亡通路及钙超载产生的一系列有害反应是神经元损伤和死亡的直接原因[4，5]。内质网应激Ca2+的流出通道主要是1，4，5-三磷酸肌醇(IP3)受体通道，磷脂酶C的磷酸化增加IP3表达；缺血缺氧损伤下，三七皂苷R1抑制Ca2+超载与抑制磷脂酶C的磷酸化有关[6]。Ca2+超载在环氧酶、血栓素A2合成酶作用下生成大量的前列环素和血栓素A2，诱导血栓形成；三七通舒胶囊主要成分是三七三醇皂苷，可对抗Ca2+超载引起的脑血栓形成[7]。

3 抑制炎症反应

炎症反应是脑缺血再灌注损伤的重要过程，炎症因子则是炎症反应的主要参与者。在局部缺血期间，促炎因子和趋化因子加重了脑缺血相关的脑损伤。主要的炎症因子是肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白细胞介素1β(IL-1β)、白细胞介素6(IL-6)。TNF-α和IL-1β都能通过表达脑内皮细胞黏附分子，促使炎性细胞浸润缺血灶。TNF-α诱导其他炎症介质的释放的同时，还能破坏血脑屏障。IL-6血清水平与脑梗死面积和患者预后相关。

炎症反应的结果是小胶质细胞活化并释放炎症因子，最终导致神经毒性和细胞凋亡[8,9]。其机制有以下三点：①Toll样受体(TLR)的激活：TLR将自然杀伤细胞(NK细胞)募集到缺血区域并激活核转录因子κB，以调节促炎基因、细胞因子和黏附分子的表达。NK细胞通过释放粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子和干扰素γ激活小胶质细胞和巨噬细胞，并调节星形胶质细胞分泌IL-1β、IL-6。②脑缺血急性期，小胶质细胞释放出多种神经毒性因子(TNF-α、IL-1β、IL-6)以及包括前列腺素、活性氧在内的其他潜在的细胞毒性分子。③星形胶质细胞还可以介导单核吞噬细胞、T淋巴细胞、多形核白细胞和NK细胞释放炎症因子，共同参与脑缺血炎症反应。

研究表明，三七的三种单体(人参皂苷Rg1、Rb1、R1)配伍可能通过降低TNF-α、IL-1β的表达，抑制脑缺血后炎症反应[10]。PNS早期干预的脑保护作用，可能通过抑制脑缺血再灌注损伤后TNF-α、IL-1β的表达，并减少IL-8和黏附分子的释放而实现的[11]。IL-10具有一定的抗炎作用，急性脑缺血后其表达水平应激性升高，但这种作用是有限的。PNS可促进IL-10在脑梗死核心区域的表达，从而抑制IL-1β、TNF-α的释放，防止脑缺血大鼠永久性神经损伤[12]。

4 抗氧化应激反应

脑组织抗自由基损伤作用较弱，更易受氧化应激的损害。人类机体内的生命活动之所以能正常进行，除了存在环氧合酶、一氧化氮合酶等自由基合成酶，还有赖于体内同时拥有与之抗衡的自由基清除酶系统。机体内常见的自由基清除酶则包括谷胱甘肽过氧化物酶、过氧化物歧化酶等。但当脑缺血发生后，体内的自由基生成酶和清除酶的活性发生改变，体内自由基生成过多或清除能力下降，导致机体内自由基超负荷。体内自由基累积到一定程度后启动自由基连锁反应，生成的丙二醛和脂质自由基攻击细胞内的核酸和脂质蛋白。细胞氧化损伤的严重程度往往与丙二醛的含量呈正相关。

氧化应激反应还可介导炎症反应的发生，共同诱导脑水肿、血脑屏障的破坏。李世英等[13]发现，经过三七多糖干预的脑缺血大鼠，体内丙二醛和主要炎症因子含量均明显低于模型组，大鼠的神经功能症状也因此得以改善，提示三七多糖可能通过抑制自由基系列反应和炎症反应有效缓解脑缺血损伤。PNS的神经保护作用可能与上调脑缺血大鼠体内自由基清除酶活性有关，从而抑制脑缺血后诱导的脂质过氧化反应[14]。血红素加氧酶(HO-1)、氧化还原酶、核转录因子(Nrf2)、线粒体生物合成调控子及缺氧诱导因子2α等在脑缺血损伤炎症和氧化应激反应过程的调控均发挥了重要的作用；PNS可能作为一种外源性调节因子，激活依赖于PI-3K/Akt信号转导通路的Nrf2抗氧化因子，通过增强Nrf2和HO-1的活性减轻氧糖剥夺损伤诱导的血脑屏障的破坏[15]。

5 抗细胞凋亡

脑缺血缺氧可能激活了凋亡基因，许多凋亡基因和信号通路均参与了这个过程，主要包括天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶(Caspase家族)、细胞色素C(Cytc)、Bcl-2相关的x蛋白(Bax)、p53蛋白、Fas基因和JAK2/STAT3信号通路等。其中，Caspase激活可使细胞骨架蛋白及细胞修复酶等裂解[5]；Cytc是由线粒体释放至胞质的关键促凋亡因子，可参与细胞凋亡信号传导过程；凋亡相关基因(如Bax)的激活诱导凋亡，而B淋巴细胞瘤2(Bcl-2)蛋白可对抗细胞凋亡[16]；Fas可激活Caspase途径导致细胞凋亡；JAK2/STAT3通路参与血管生成，此信号通路的激活可降低Bax/Bcl-2值，从而减少神经细胞凋亡，在激动表皮生长因子受体后发挥抗脑缺血损伤的作用[17]。

PNS能明显减轻脑组织病理损伤，并且能有效降低促凋亡蛋白Bax、Caspase-3表达而提高抗凋亡蛋白Bcl-2表达[18]。主要成分为PNS的血塞通还可阻止JAK2/STAT3通路信号转导，以抑制细胞凋亡[19]。MAPK/ERK通路参与细胞增殖、分化、衰老和凋亡，人参皂苷Rg1通过抑制缺氧条件下MAPK(ERK1/2)和ERK-1的磷酸化减少Caspase-3的表达，从而抑制细胞凋亡[3]。

6 保护血脑屏障

血脑屏障是大脑的保护屏障，主要用于维持脑内环境的稳定和物质能量交换。脑缺血损伤过程，血脑屏障遭到破坏，最终是由基质金属蛋白酶(MMP)参与的瀑布样效应。脑梗死后MMP家族的部分成员(MMP-2、MMP-9)可与活性氧结合，通过氧化应激、紧密连接的破坏等过程，达到降解细胞外基质、破坏血脑屏障的目的，促使脑出血、脑水肿的发生。而将MMP基因敲除或使用MMP特异性抑制剂(TIMP)能够减轻血脑屏障损伤程度[20]。

缺氧诱导因子1α(HIF-1α)可以调节血管内皮生长因子(VEGF)及MMP等一系列基因的表达，以参与脑缺血急性期血脑屏障的损伤。徐士欣等[21]发现，给予PNS后可显著抑制HIF-1α、MMP-2和MMP-9蛋白表达上调，证实PNS在脑缺血再灌注损伤早期可能通过调控HIF-1α、MMP-2、MMP-9的水平改善血脑屏障通透性。PNS可抑制血脑屏障缺血后改变，通过下调MMP-9、TIMP-1表达降低脑出血及脑水肿风险[22]。

7 修复神经血管单元

脑缺血损伤时，神经血管单元受到了严重的损伤，为此急性脑缺血的修复治疗应集中于神经血管单元整体。神经干细胞的自我更新、增殖及分化，为正常的神经发育、受损和病变的神经血管单元修复提供了重要的后备资源。但脑缺血再灌注损伤后诱导内源性神经干细胞的自我修复作用有限。前期研究[23]发现，神经元、星形胶质细胞和微血管在PNS作用后，电镜下的病理形态较模型组有明显改善，提示PNS能够促进急性脑缺血后神经血管单元的修复。研究[24]发现，PNS具有促进神经再形成和神经再生作用，可加强CD105+骨髓间充质干细胞的自我增殖分化，并促进神经元微管相关蛋白2、β-Tubulin型微管蛋白Ⅲ和星形胶质细胞胶质纤维酸性蛋白的表达。张利军等[25]发现三七三醇皂苷加速了神经干细胞的增殖，并可能使增殖的神经干细胞更多向胶质细胞分化。缺血损伤条件下，人参皂苷Rg1促进骨髓间充质干细胞分化成神经元和胶质细胞，并能增加与神经可塑性相关的有效性和结构，极大提高神经存活率[26]。

8 其他脑保护作用

脑缺血损伤恢复过程，VEGF、血管生成素1(Ang1)及其受体对血管生成的刺激至关重要；三七三醇皂苷能够增加VEGF、Ang1及其受体表达，从而增加缺血区周边脑血液供应[27]；人参皂苷Rg1、PNS也有相同的促血管生成作用[3,28]。三七皂苷Rb1，可通过促进星型胶质细胞谷氨酸转运体的表达，减轻神经元兴奋性毒性损伤[29]。以上均证明，三七可通过多种机制对抗脑缺血损伤，同时神经血管单元相关组分在三七各活性成分作用下修复明显。

中药三七具有多活性成分。多项研究证实三七可多靶点、多途径治疗缺血性脑卒中，为网络药理学平台研究天然药用植物的药理作用和机制提供了数据，利于三七的开发应用，可指导临床合理用药、科学利用资源。