黄芪甲苷对急性缺血性脑卒中神经保护作用研究进展

苏 蕾，范有明

（1.湖北民族大学医学院2019级硕士研究生，湖北 恩施 445000；2.重庆市巴南区人民医院，重庆 401320）

急性缺血性脑卒中（Acute ischemic stroke，AIS）是由于脑血管堵塞导致局部脑组织血流急剧减少或中断引起的脑组织缺血缺氧性损伤，并引发严重的神经功能缺损症状。AIS具有高致残率、复发率特点，严重威胁患者生活质量［1］。由于AIS病理机制复杂，目前西医最佳治疗方案是在一定时间窗内给予血管再通治疗［2］，而再通后灌注损伤的发生不可避免。近年来随着中药多靶点、多功效的研究，发现益气中药黄芪的主要活性成分黄芪甲苷（AS-IV）可通过抑制氧化应激及炎症反应、改善再灌注后脑组织能量代谢、抑制神经细胞凋亡等途径［3-5］缩小脑梗死体积，减轻脑水肿，有效缓解脑缺血后的再灌注损伤，发挥神经保护作用。现就黄芪甲苷对AIS后再灌注损伤的保护机制综述如下。

1 改善能量代谢

正常大脑功能的维持需要充足的氧气和营养物质的供应，对ATP的需求量大且代谢率高。脑缺血发生时，微环境缺血缺氧引起组织氧分压明显下降，且脑组织内磷酸肌酸、ATP、葡萄糖糖元急剧减少，导致过量氧自由基生成，进一步损伤线粒体，最终导致能量代谢障碍。而黄芪甲苷可显著增加缺血再灌注之后脑组织ATP的含量，改善能量代谢，且其机制与促进AMPK 1/2的活化和GLUT3表达，进而增加葡萄糖的摄入有关［6］。黄芪甲苷也能增加脑组织中ATP、GSH含量和超氧化物歧化酶（SOD）的活性，改善脑缺血所导致的能量代谢障碍［7］。此外，黄芪甲苷与三七皂苷R1、人参皂苷Rg1、Rb1配伍能增强GLUT3 mRNA的表达，促进神经细胞对葡萄糖的吸收，从而改善能量代谢［8］。

2 清除氧自由基

缺血再灌注是AIS发生后的延迟性损伤过程，此过程中组织生成和清除活性氧失衡可诱发脑缺血再灌注损伤（Cerebral ischemia-reperfusion injury，CIRI）［9］。过量氧自由基可使核酸与蛋白质发生过氧化，并通过上调细胞黏附分子的表达损坏血脑屏障功能，最终导致细胞凋亡。因此，由氧自由基所引发的一系列连锁反应是CIRI发生的核心环节。研究发现黄芪甲苷可通过上调自噬来减轻氧化应激损伤以保护脑神经［10］。许航等［11］发现黄芪甲苷与羟基红花黄色素A（HSYA）配伍能明显改善大鼠神经及CIRI，促进细胞粘附分子表达，改善SOD和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）的活性，进而抑制CIRI过程的氧化应激反应。黄芪甲苷还可降低脑缺血再灌注后的丙二醛（MDA）、一氧化氮（NO）含量，从而减轻氧化应激损伤，其作用机制可能与激活Nrf2/HO-1信号途径、促进下游基因HO-1表达和Nrf2合成及核转位有关［12］。

3 抑制炎症反应

炎症反应是缺血再灌注损伤发生的重要病理过程。CIRI可促使大量炎性因子释放，在恢复血液灌注后脑组织炎性反应更为明显。内皮细胞及胶质细胞等都可分泌各种炎症因子，如白细胞介素-1（Interleukin-1，IL-1）、IL-6、肿瘤坏死因子（Tumor necrosis factor alpha，TNF-）等。而黄芪甲苷可明显改善神经细胞的超微结构，降低炎症因子TNF-α、IL-6和IL-1β含量，抑制炎症反应［13］。研究发现，黄芪甲苷能明显降低炎性因子的表达水平和过氧化反应，提高抗氧化因子SOD活性，抑制TLR-4/NF-κB信号通路介导的炎症反应，从而改善大鼠皮瓣的缺血再灌注损伤。且黄芪与三七配伍可下调TNF-αmRNA表达，抑制NF-κB信号通路的激活，发挥对脑组织的保护作用［14］。与此同时，黄芪甲苷还可下调脑组织髓过氧化物酶（MPO）的活性，减少中性粒细胞的黏附，抑制炎性因子形成，从而保护脑神经［15］。

4 缓解细胞内钙超载

钙超载的发生与细胞外钙离子内流和细胞内钙库（线粒体和内质网/肌浆网）释放钙离子有关。当脑缺血发生时，无氧酵解增多而ATP减少，使钙泵功能减退，不能将细胞内钙离子外排，同时引起线粒体内钙离子释放进入胞质，使细胞内钙离子浓度增高，影响酶活性，出现信号转导障碍，引起细胞凋亡。细胞内钙超载是导致神经元凋亡的最后通路。实验证明钙超载在小鼠CIRI中起重要作用，可通过多种途径诱导再灌注后细胞凋亡［16-17］。此外，细胞内钙超载与钙敏感受体的激活密切相关，Zhen等［18］发现钙敏感受体可通过JNK/p38MAPK途径诱导再灌注后细胞凋亡，故抑制钙敏感受体的表达可有效减轻缺血再灌注带来的神经损伤。研究发现，黄芪甲苷可对脑缺血后钙敏感受体表达发挥抑制作用，进一步抑制与其相关的凋亡通路，做到保护缺血脑组织，抑制细胞凋亡带来的脑损伤［19］。此外，黄芪甲苷还可影响钙泵并调节Ca2+的转运功能，缓解细胞损伤，降低同步自发的钙离子流变化幅度，减轻神经元细胞内钙超载［20-21］。由此可见，在CIRI中黄芪甲苷也可通过缓解细胞内钙超载减轻缺血再灌注诱导的脑组织损伤。

5 抑制细胞凋亡

正常大鼠的脑组织中无神经元凋亡，当急性脑卒中发生后，在脑缺血核心区神经细胞由于血流中断引起的能量耗竭及大量氧自由基损伤而发生不可逆性坏死，且以迟发性神经元死亡即细胞凋亡为主，而神经元凋亡的多少决定着梗死面积的大小及神经功能缺损的程度。细胞凋亡是CIRI阶段的主要病理机制。研究表明，黄芪甲苷可通过抑制细胞凋亡改善脑缺血再灌注大鼠的神经功能。其机制与促进自噬，上调抗凋亡蛋白 Bcl-2 的表达水平，下调促凋亡蛋白BAX、NF-κB和Caspase-3的表达水平有关［22-23］。黄芪甲苷还可联合迷走神经电刺激能有效改善神经功能缺损程度，通过抑制 NF-κB 蛋白表达，阻止巨噬细胞释放促凋亡信号，最终阻止细胞凋亡［23］。孙丽等［24］认为黄芪甲苷保护神经的作用机制可能与BDNF、VEGF和VEGFR2诱导EPCs增殖与迁移，抑制缺血神经细胞的凋亡有关。

6 保护血脑屏障

血脑屏障由血管内皮细胞与星形胶质细胞等共同构成，控制脑组织与血液循环系统间的物质交换，起到维持内环境稳定的作用。当血脑屏障被破坏时，即可引发血管源性水肿及炎细胞浸润，最终导致脑组织水肿。众所周知，脑水肿已成为缺血再灌注后最常见的并发症之一。AS-IV配伍冰片和三七总皂苷后可抑制水通道蛋白-4（AQP-4）及基质金属蛋白酶9（MMP-9）表达，且通过下调AQP-4表达，抑制水分子流入星形胶质细胞，阻止水通道的开放和保护血脑屏障而减轻脑水肿的面积［25］。LiMin和曲友直等［26-27］发现黄芪甲苷可通过上调膜相关蛋白occludin和抑制水通道蛋白AQP-4表达，维护血脑屏障结构的完整性，进而降低血脑屏障通透性，减轻CIRI导致的脑水肿。黄芪甲苷还可通过减少氧化应激、维持线粒体膜电位、改善线粒体功能等来抑制MCAO/R模型小鼠脑微血管内皮细胞损伤、凋亡，从而维持血脑屏障的稳定［28］。

7 小 结

CIRI是一个多因素参与的复杂病理生理过程，多在缺血性脑卒中患者经溶栓或血管内介入治疗后出现，严重影响脑缺血患者的预后。因此，探究CIRI的发生机制及神经保护类中药发挥作用的机制对脑缺血临床治疗具有重要意义。黄芪甲苷可通过改善能量代谢、清除氧自由基、抑制炎症反应、抑制细胞凋亡及保护血脑屏障等作用，促进神经细胞快速修复。其中改善能量代谢是减轻脑缺血再灌注损伤作用机制的初始环节，清除氧自由基和缓解钙超载是阻止细胞因缺血缺氧而凋亡的核心环节，抑制炎症反应及保护血脑屏障为改善脑神经的主要环节，抑制细胞凋亡是保护神经和促进神经修复的最终环节。此外，黄芪甲苷还可通过上调自噬等途径干预CIRI的发生、发展过程，减轻CIRI所致的脑功能障碍。研究发现黄芪甲苷还可通过促进神经重塑与修复再生［11］，降低苯二氮卓受体的表达［29］等缓解脑缺血再灌注损伤，可见黄芪甲苷具有多靶点、多功效的特点。目前关于黄芪甲苷抑制CIRI的作用机制尚未完善，有待更深入研究。黄芪甲苷发挥抗脑缺血再灌注损伤作用的最佳药用剂量范围有待精确，且实验研究和临床应用在剂量上应做到充分结合。另外，黄芪甲苷的毒理作用也有待深入研究。更重要的是，实验研究中多用青年大鼠大脑中动脉堵塞来造模，而临床中患者多兼高血压、高血糖等疾患，而此类疾病能降低药物对神经的保护作用。因此，动物模型的制作需进一步优化，即在充分模拟临床疾病基础上研究黄芪甲苷对AIS的保护作用及相关的信号通路，对临床治疗更有价值。