中药提取物调控脊髓损伤后血-脊髓屏障机制研究进展

赵志恒 ，赵曼霖 ，王越 ，徐家淳 ，周震 ，李岩

1.天津中医药大学第二附属医院，天津 300250； 2.天津中医药大学，天津 301617；3.天津市公安医院，天津 300042

脊髓损伤是一种严重的创伤性中枢神经系统疾病，具有致残率高、并发症多、预后差的特点[1]。近年来，现代医学对于脊髓损伤的规范化治疗已取得一定进展，但仍有诸多问题亟待解决[2]。脊髓损伤引起的血-脊髓屏障（blood-spinal cord barrier，BSCB）破坏，在其继发性损伤的病理过程中发挥重要作用。基于督脉-脊髓-BSCB与脊髓损伤的中医认识，“督脉生病治督脉”，疏通督脉是中医治疗脊髓损伤的主要策略[3-5]。目前中药基于“通督”治疗脊髓损伤的方法以活血、消肿、清热、益气为主，但相关机制尚未完全阐明。本文整理近年来脊髓损伤后BSCB的损伤机制及中药提取物调控策略，为中医药治疗脊髓损伤相关研究提供思路。

1 血-脊髓屏障与脊髓损伤

BSCB是神经血管单元的重要组成，主要由相邻的内皮细胞（ECs）及周细胞、星形胶质细胞和基膜等组成。ECs损伤是脊髓损伤后BSCB功能障碍的关键因素[6]，ECs间还有由紧密连接和黏附连接组成的连接复合物，ZO-1、Occludin和Claudin-5是BSCB中重要的紧密连接蛋白，紧密连接蛋白含量降低是脊髓损伤后BSCB通透性破坏的特殊表现。此外，星形胶质细胞和微血管ECs中磷酸化表皮生长因子受体增加，可诱导表皮生长因子受体、p38和核因子（NF）-κB的活化，导致炎症损伤的肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、诱导型一氧化氮合酶（iNOS）、环氧化酶-2（COX-2）和白细胞介素（IL）-1β增加，并降低ZO-1、Occludin表达，引起BSCB破坏[7]。周细胞具有调节BSCB通透性和毛细血管血流、维持血管系统、清除有害分子及调节免疫细胞进入中枢神经系统的功能。脊髓损伤后，周细胞参与局部血管收缩，导致脊髓组织缺血、缺氧；同时还参与脊髓损伤后纤维瘢痕组织的形成及炎性反应过程，从而对脊髓轴突再生及神经功能恢复产生重要影响[8]。

BSCB作为特殊的物理屏障，能控制血液和脊髓间的物质交换，阻断外来分子进入并维持脊髓实质的稳态。其自身结构损伤可致脊髓组织出现水肿、缺血、缺氧等现象，加速细胞死亡，在脊髓损伤后继发性损伤的病理过程中发挥重要作用。因此，靶向修复BSCB是减少脊髓损伤后继发性损伤的主要策略。

2 中药提取物对脊髓损伤后血-脊髓屏障破坏调控机制

脊髓损伤属中医学“痿证”“体惰”等范畴，《灵枢·寒热病》有“若有所堕坠，四肢懈惰不收，名曰体惰”。机械性损伤作用于脊柱，导致以脊髓神经血管为解剖基础的督脉受损，“人有所堕坠，恶血留内”（《灵枢·邪气藏府病形》），“伤损腰痛，脊痛之症，或因坠堕，或因打扑，瘀血留于太阳经中所致”（《医宗金鉴》）。瘀血阻滞督脉，督脉气机不利，经气痹阻、营养失运，则出现脊髓水肿、炎症反应、细胞死亡等继发性损伤；经脉失养、筋骨失用，则见运动和感觉功能障碍，表现为双下肢痿软无力、肢体麻木、二便失司等。因此，改善脊髓损伤、修复BSCB受损的主要治疗策略，当以“通督”为要。中药可通过减轻水肿、抗炎、抗凋亡等机制，发挥对脊髓损伤后BSCB受损的修复作用。

2.1 改善脊髓水肿

脊髓损伤导致血管源性脊髓水肿，“血不利则为水”，津血同源，脊髓损伤导致局部血行不畅，进而造成因血致水，出现脊髓水肿。《血证论》有“瘀血化水，亦是血瘀而兼水也”。水肿区域包括损伤中心及相邻节段，与水肿形成和细胞损伤相关的脊髓神经元iNOS显著上调[9]。水通道蛋白-4（AQP-4）是脊髓中的跨膜蛋白之一，与BSCB和脊髓水肿的发展密切相关[10]。脊髓损伤后BSCB被破坏，脊髓损伤加重，AQP-4、细胞外信号调节激酶（ERK）、转移相关肺腺癌转录本1（MALAT1）、p38丝裂原活化蛋白激酶（p38MAPK）表达升高，研究显示，下调脊髓损伤后恢复期AQP-4蛋白水平，可降低BSCB通透性，二者共同减少脊髓损伤后脊髓含水量，减轻脊髓水肿[11-12]。

单味中药调控脊髓损伤后脊髓水肿相关研究主要集中于具有活血化瘀的药物。丹参“善治血分，去滞生新，调经顺脉之药也”（《本草汇言》），可活血祛瘀、调经止痛。丹参酮ⅡA磺酸钠（STS）是丹参中的二萜类奎宁色素，可影响微循环。研究发现，STS能降低BSCB通透性，缓解组织水肿和出血，与抑制基质金属蛋白酶（MMP）活化、防止紧密连接和黏附连接丢失有关[13]。此外，STS还可改善体外脊髓内皮细胞功能，减少氧葡萄糖剥夺后的炎症介质[14]。STS可缓解脊髓损伤模型组织病理学损伤，增加ZO-1，改善BSCB通透性，恢复神经功能，其机制与Notch信号通路有关[14]。

2.2 减轻炎症反应

中性粒细胞是脊髓损伤后急性早期侵入脊髓较丰富的免疫细胞类型。中性粒细胞中的脾Syk信号传导加剧长期神经功能缺损，影响脊髓损伤后的长期功能恢复[15]。浸润的中性粒细胞产生中性粒细胞细胞外陷阱（NET），促进神经炎症和BSCB破坏，加重脊髓损伤后的脊髓水肿和神经元凋亡。此外，研究发现，NET可通过提高受损脊髓中瞬时受体电位香草醛亚型4水平，加剧脊髓损伤[16]。而与介导中性粒细胞外渗各步骤的内皮细胞配体共定位，可拮抗中性粒细胞浸润至脊髓，通过调节局部和全身神经炎症级联反应，增强脊髓损伤后的短期和长期作用[17]。脊髓损伤引起的神经炎症反应可导致MMPs、细胞因子和趋化因子、活性氧和其他蛋白水解酶在病变部位释放。研究表明，上述炎性因素通过介导NF-κB途径降低脊髓损伤后BSCB通透性，进而加剧神经功能长期缺损[18-19]。因此，脊髓损伤早期减轻神经炎症反应有助于脊髓损伤后神经功能恢复。

黄芪性温、味甘，具补气固表、敛疮生肌等功效，有多种生物活性。黄芪甲苷Ⅳ（AST）是黄芪中具有调节免疫、抗炎等作用的有效活性成分。研究发现，AST能改善脊髓损伤后的功能恢复，其机制主要为下调MMP9表达，减弱BSCB破坏，减少嗜中性粒细胞和巨噬细胞浸润，缓解神经元和少突胶质细胞凋亡[20]。具相似作用的中药提取物还有原儿茶酸（PCA）和没食子酸（GA）。天然酚类化合物PCA是多种中药如无梗五加、荭草、苦味叶下珠的活性成分，具有广泛的药理活性，如抗氧化、抗炎、神经保护等，还可通过下调磺脲受体1-瞬时受体电位M4，抑制BSCB破坏，减少TNF-α、IL-1β、COX-2、iNOS及趋化因子表达[21]。GA是多酚类有机化合物，广泛存在于掌叶大黄、大叶桉、山茱萸等中药基源植物中，明代《医学入门》记载用发酵法从五倍子中制取没食子酸过程：“五倍子粗粉，并矾，曲和匀，如作酒曲样，如瓷器遮不见风，候生白取出”。GA可通过抑制Jmjd3活化实现对脊髓损伤的保护作用[22]。

此外，白藜芦醇（RES）作为一种非类黄酮多酚化合物，具有抗炎和抗凋亡等作用。天然RES主要以虎杖苷的形式存在于虎杖中，虎杖具有祛风利湿、散瘀定痛功效，“主风在骨节间及血瘀”（《本草拾遗》）。RES在脊髓损伤的治疗中可减少神经元凋亡和抑制氧化应激引起的炎症。研究发现，RES可通过靶向载体PMMSN降低脊髓损伤后脊髓组织中活性氧和丙二醛含量，增加超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶活性，降低脊髓组织中炎症因子（TNF-α、IL-1β、IL-6）和凋亡因子Cleaved-Caspase-3表达[23]。

2.3 减少细胞死亡

自噬参与脊髓损伤后BSCB完整性的维持，过度激活自噬可阻止脊髓损伤后BSCB功能恢复。通过PI3K/Akt/FOXO1/KLF4途径抑制自噬活化有利于改善脊髓损伤后BSCB，恢复运动功能[24]。研究发现，脊髓损伤后NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白（NLRP）3、ASC、裂解X连锁凋亡抑制蛋白、Caspase-1、Caspase-11、IL-1β及IL-18表达显著升高，NLRP1、NLRP3炎症小体参与脊髓损伤炎症反应[25-26]。抑制NLRP1、NLRP3炎症小体活化，可改善脊髓损伤后运动功能，减轻脊髓损伤后BSCB破坏[27]。此外，降低炎症反应中IL-1β表达，发挥对BSCB的保护作用与激动α2肾上腺素受体、下调促细胞凋亡Caspase-3表达有关[28

]。

齐墩果酸（OA）为三萜类化合物，存在于多种化湿药与利湿药，如茯苓、车前子、广藿香、木通、香加皮和虎杖中[29]，具有抗氧化、抗炎和抗凋亡活性。研究发现，OA通过降低Caspase-3表达减少受损脊髓组织的细胞凋亡，还可减轻脊髓损伤的促炎反应，通过抑制p38和JNK调节的细胞凋亡和炎症改善脊髓损伤[30]。黄芩苷是从黄芩中分离的天然活性成分，对中枢神经系统疾病具有神经保护作用[31]。黄芩苷可抑制凋亡相关蛋白Bax、Bcl-2、NF-κB表达，并磷酸化PI3K和Akt，降低脊髓损伤后BSCB通透性，通过激活PI3K/Akt信号通路，挽救紧密连接蛋白丢失，减少神经元凋亡[32]。

BSCB破坏还与内质网应激介导的细胞凋亡直接相关，通过抑制内质网应激和减少脊髓损伤后的线粒体损伤可保护BSCB的完整性。大豆苷是从葛根中提取出的活性成分，广藿香醇（PA）是从广藿香中分离出的天然三环倍半萜烯，二者均可下调内质网应激相关蛋白水平，减轻炎症对BSCB的持续破坏，促进脊髓损伤后功能恢复。大豆苷可显著提高紧密连接和黏附连接蛋白表达[33]；PA可通过减少ECs凋亡，降低BSCB通透性，进而改善脊髓损伤后神经功能障碍[34]。

3 小结

脊髓损伤是具有致残性和破坏性的神经系统疾病，由于脊髓可塑性较差，神经元再生能力有限，脊髓损伤后的神经再生修复极其微弱。既往研究多关注脊髓损伤后神经功能的修复，目前尚无有效的治疗手段可完全恢复脊髓损伤后丧失的神经功能。BSCB主导调控微循环与内环境稳态，保持BSCB的完整性可促进脊髓损伤后脊髓修复和神经功能改善。

基于督脉-脊髓-BSCB与脊髓损伤的中医认识，疏通督脉是中医治疗脊髓损伤的主要策略[35]，中药治疗脊髓损伤以活血、消肿、清热、益气为主。目前研究重点关注脊髓损伤后神经元的凋亡和自噬、炎症反应等，通过改善BSCB通透性减轻脊髓继发性损伤的研究相对较少。本文梳理相关研究发现，中药提取物在改善脊髓水肿、减轻神经炎症反应、减少神经元凋亡等方面具一定优势。BSCB主导调控脊髓微循环与内环境问题，为神经血管单元的交互作用提供必要条件，深入探究BSCB在脊髓损伤中神经血管单元的作用，可更好地阐释中药改善脊髓损伤后神经功能的作用机制。