活血通督促进血脊髓屏障紧密连接修复脊髓损伤的机制研究*

张炳强 张 俐

脊髓损伤(Spinal Cord Injury, SCI)造成损伤节段以下出现运动、感觉功能障碍导致截瘫等，是临床棘手的世界难题。脊髓损伤破坏微血管，继而影响血脊髓屏障(Blood Spinal Cord Barrier， BSCB) 的形态和功能。血脊髓屏障是脊髓组织微血管水平特有的组织结构。它是外周血管与中枢神经之间的天然屏障，主要调节血液与神经系统之间的物质交换，并且能够选择性地抑制外周血液有害物质进入脊髓，维持脊髓微环境的稳定性。BSCB功能受血管内皮细胞因子、炎性介质、局部化学因素、神经调节等因素调节[1-4]。研究表明，脊髓损伤通过血脊髓屏障紧密连接破坏，通透性增高，致使炎症因子、基质金属蛋白酶等进入脊髓微环境，进一步损伤脊髓，是继发性脊髓损伤的主要诱因[5]。国内外学者发现中药单方、单体及复方通过恢复受破坏的紧密连接，使其相关蛋白表达增加，能缓解继发性脊髓损伤[4]。本文就此加以论述，为新药开发及临床治疗提供新的思路。

1 血-脊髓屏障紧密连接的结构与功能与脊髓损伤

中医注重整体观念，辨证施治，形成了独特的优势。《灵枢经·寒热病》及《素问·痿论》记载了“体堕”和“痿病”，其症状分别与现代医学中急性脊髓损伤引起的排便失禁，行动不便等症状和脊髓损伤后产生的肌肉萎缩类似[6]。脊髓损伤伤及督脉，造成督脉失司、瘀血阻滞、经脉失调，则见肌肉无力、机体运动和感觉功能下降[7]。临床上，督脉的上端异常，则引起头痛头晕。督脉中部受损，脊柱疼痛、行动不灵便，督脉下端受损引发大小便异常。这些证候与脊柱的骨骼、肌肉、神经、血管等功能或结构异常有关。现代研究证明，脊髓的解剖定位和生理功能与督脉类似。督脉起自胞中，出于会阴，沿脊柱正中上行，至颈项风府穴入颅内，下行至鼻柱到上唇，直至上唇系带处，与任脉相交会。督脉的功能以“总督诸阳经”，称为“阳脉之海”。足三阳经和督脉均有交会，所以督脉可以总督周身阳气，由此看出督脉和脑及脊髓有密切关系[8]。紧密连接是一种连接相邻细胞的复合体，主要由跨膜蛋白和胞浆蛋白构成，形成常见的内皮细胞-TJ蛋白-内皮细胞的环状结构[9]。跨膜蛋白主要位于细胞侧膜外表面，与邻近的细胞跨膜蛋白彼此融合,使细胞间缝隙更加紧密，形成具有选择通透性的生物屏障。跨膜蛋白和细胞骨架蛋白通过胞浆蛋白进行联合，构成完整的血-脊髓屏障[10]。不断解析与鉴别出多种紧密连接蛋白的结构及种类[11]。紧密连接广泛存在于机体各部位，是体内各种生物屏障的组成结构之一，维持屏障所在部位微环境稳态及细胞极性的作用[12]。

2 促进血-脊髓屏障紧密连接是脊髓损伤修复的关键

脊髓损伤的神经元功能障碍较难治愈[13]。尤其继发性脊髓损伤导致血-脊髓屏障结构损坏，通透性增高，使微血管中的一些毒性因子进入脊髓微环境中，造成更严重的脊髓损伤[14]。血-脊髓屏障由多种不同细胞组成，紧密连接起到连接相邻血管内皮细胞的作用，形成血脊髓屏障的基本结构[15]。曹敏[9]证实,大鼠的脊髓血管内皮细胞间紧密连接呈铆钉状结构，构成相对封闭的血管管腔。急性脊髓损伤后，细胞间紧密连接开放，第3天时细胞间隙增宽最为显著，第7天仍未达到正常水平。紧密连接使血管内皮细胞相互连接，形成生物屏障，从而屏蔽有害物质进入脊髓神经，增强血脊髓屏障选择性通透的作用。紧密连接蛋白表达水平正常是血脊髓屏障发挥维持脊髓微环境稳态的基础。脊髓损伤后血脊髓屏障中血管内皮破坏、紧密连接蛋白表达降低致使血脊髓屏障通透性增高，血管外的炎症因子以级联形式侵入脊髓实质，同时出现中性粒细胞和巨噬细胞等炎症细胞浸润，产生神经毒性产物，致使脊髓神经元死亡，进一步加重脊髓损伤[16-18]。曾日祥等[19]发现脊髓损伤的患者体内炎症细胞因子的含量高于健康人。巨噬细胞作为脊髓损伤后炎症反应中的一种关键细胞， M1型巨噬细胞能够吞噬异物并通过激活一系列信号通路，从而活化并释放炎症因子，使损伤部位周围细胞发生凋亡；M2型巨噬细胞主要发挥抗炎效应，但M1型细胞在脊髓损伤中发挥更大的影响[20]。炎症反应是继发性脊髓损伤主要的诱因之一，也是最关键的，降低原发性脊髓损伤后促炎因子等进入脊髓，能极大程度降低对脊髓的进一步损伤，因此采用各种手段促进紧密连接蛋白表达和血脊髓屏障恢复，有望成为治疗脊髓损伤的主要环节[17]。

3 活血通督调控血脊髓屏障损伤紧密连接的作用机制

活血通督中药主要是通过调节信号通路、内质网应激、基质金属蛋白酶的表达及对细胞因子的影响等途径[4]发挥作用。①促进HO-1等介导紧密连接蛋白表达。表达缺失在血脊髓屏障中表现为屏障功能受损致通透性增加，进而造成继发性损伤，YU等[21]发现脊髓损伤后姜黄素诱导HO-1的表达和脊髓损伤后occludin和ZO-1的表达减少恢复，降低了血脊髓屏障通透性，推测姜黄素能通过HO-1/ROS信号通路增加紧密连接蛋白表达。FAN等[22]证实丹酚酸B能通过介导HO-1的水平来提高ZO-1的表达，使用抑制剂抑制HO-1，能减弱HO-1对脊髓损伤后血-脊髓屏障通透性的修复。YU等[23]观察到丹酚酸A也能对脊髓损伤后ZO-1和Claudin-5的表达进行上调，同时HO-1特异性抑制剂ZnPP可阻断这一作用，表明丹酚酸A通过对HO-1介导紧密连接蛋白表达。刘娅妮等[24]研究发现大豆甙能够通过抑制过激的内质网应激反应，使相关蛋白ATF6等表达降低，从而增加Claudin-5的表达。②降低基质金属蛋白酶的表达。基质金属蛋白酶在机体内大量表达时，会破坏组织学屏障中的紧密连接蛋白等结构，使屏障通透性增高，造成所在部位微环境紊乱[25]。经证实能显著降解机体内多种蛋白，参与各种炎症的发生及对各种组织学屏障中紧密连接造成损坏[26,27]。此外，某些中药提取物能够有效降低MMP-9的表达，使血脊髓屏障或血脑屏障的通透性加强，具有治疗脊髓损伤的前景。通过研究发现没食子酸能抑制Jmid3的生成对脊髓内神经起到一定的保护，并且因Jmid3的下调，使其介导的MMP-9的表达也下降，从而对紧密连接蛋白的降解减弱，对继发性脊髓损伤有一定疗效[28，29]。LEE等[30]认为虫草素是发挥降低基质金属蛋白酶表达的主要成分，可能是抑制MMP-9的表达和激活介导，也可能是对MMP-3的干扰而发挥药效，确切机制需进一步研究。PARK等[31]根据近年基质金属蛋白酶对BSCB影响的报道，验证了原儿茶酸主要是通过下调MMP-9的表达降低基质金属蛋白酶对BSCB的破坏。ZHENG等[32]发现DI-3-n-butyphthalide(NBP)对血脊髓屏障的保护作用，主要是通过下调MMP-2和MMP-9来减弱对紧密连接的降解，从而发挥改善脊髓微环境的作用。③脊髓损伤后，中药对细胞间黏附因子-1(ICAM-1)、血管内皮生长因子(VEGF)等方面的调节，也能改善脊髓损伤后血脊髓屏障的破坏，恢复紧密连接结构。VEFG与相应的受体结合，能够促进血管新生，同时也对神经细胞大有益处[33]。侯兆阳等[34]通过观察补阳还五汤能够使脊髓损伤导致的VEGF表达减少的现象进行调节，使其表达上调，从而促进血脊髓屏障中的血管生成，使屏障结构的恢复，同时也具有一定的神经保护功能。血脊髓屏障的细胞间黏附因子(ICAM)主要表达于血管内皮细胞表面。脊髓损伤后ICAM-1表达增加，进而活化白细胞释放大量有害因子，破坏血脊髓屏障的血管，致使屏障通透性改变[35]。邵为[36]认为银杏叶国际标准提取物(EGb761)能下调血脊髓屏障中血管ICAM-1的表达，降低白细胞黏附、游走及炎症因子的释放，发挥对血脊髓屏障的保护作用。

4 总结

综上所述，多种中药提取物及方药对继发性脊髓损伤的作用机制主要涉及HO-1介导的信号通路、调节基质金属蛋白酶及某些细胞因子的介导，从而减弱对紧密连接蛋白的降解或诱导紧密连接蛋白表达。通过对紧密连接蛋白进行上调和对血脊髓屏障血管内皮细胞的作用，改善血-脊髓屏障通透性。如何促进血脊髓屏障结构和功能的恢复，继而减轻继发性损伤是近年来的研究热点。活血通督在脊髓损伤发病作用、机制及辨证论治方面的研究意义重大，是未来亟待解决攻克脊髓损伤难题的有效路径。