中藥抗谷氨酸神經毒性的機制研究進展

李 娜 (淄博職業學院，山東 淄博 255314)

谷氨酸是大腦皮層和海馬等部位主要的內源性興奮性神經遞質。據估計約50%的谷氨酸調節中樞神經系統的突觸傳遞，它幾乎可以調節正常腦內所有的功能，包括學習、記憶、運動、認知和發育。如果提高濃度，谷氨酸作為一種神經毒素可以誘導嚴重的神經元損傷。因此，谷氨酸被認為是“雙刃劍”，可以完成從神經遞質到神經毒素的轉移。目前越來越多的研究發現，非正常谷氨酸在許多神經和精神疾病〔包括腦缺血、癲癇、阿爾茨海默病(AD)、亨廷頓病、精神分裂癥、皮克病等〕的病因學和病理生理學過程中發揮了重要的傳遞作用〔1，2〕。目前研究發現許多中藥可通過多層次、多靶點拮抗谷氨酸的神經毒性來發揮神經保護作用。

1 抑制谷氨酸的釋放，減少谷氨酸的含量

正常生理條件下，游離Glu絕大部分在細胞內，細胞間液中Glu維持在1 μmol/L，不會引起毒性作用。但在病理情況下，由于各種原因(缺血、缺氧、外傷、衰老等)引起細胞能量耗竭，ATP生成下降，通透性改變，神經細胞攝取Glu功能下降或受損，使細胞外Glu含量顯著增高，過度激活其受體，從而產生毒性作用。張文彬等〔3〕通過實驗發現中藥天年飲可明顯降低衰老大鼠皮質、海馬和下丘腦Glu、天冬氨酸(Asp)的含量，說明天年飲可抑制衰老時興奮性氨基酸的異常釋放，從而改善神經元的功能。王小亞等〔4〕采用液壓顱腦損傷儀制備中重度創傷型顱腦損傷(TBI)大鼠模型，其腦組織內鈣離子(Ca2+)、Glu含量均顯著高于空白組，而經尾靜脈注射天麻素后，模型大鼠腦組織內Glu及Ca2+含量顯著降低，說明天麻素可能通過調節細胞內外Ca2+及興奮性氨基酸等神經遞質的平衡而起到腦保護作用。經腹腔注射黃芪注射液后可有效降低實驗性顱腦損傷后大鼠腦組織內Glu及Ca2+的含量，抑制鎂離子(Mg2+)減少，改善腦微循環，從而起到腦保護作用〔5〕。目前許多實驗發現缺血再灌注后模型大鼠腦組織Glu含量明顯升高，而黃芩素甙、芎芪合劑均能降低腦缺血再灌注損傷模型大鼠缺血側腦組織中 Glu 的含量〔6，7〕。Luo 等〔8〕發現牛磺酸可抑制氧糖缺失引起的神經元〔Ca2+〕i和胞外Glu濃度的異常升高，減輕氧糖缺失引起的大鼠皮質神經元損傷，其機制可能與其抑制胞內鈣超載和抑制谷氨酸釋放或漏出有關。

2 調節谷氨酸轉運體的表達及功能

在正常生理狀態下，細胞外液中谷氨酸的濃度是靠正常的谷氨酸轉運體攝取功能來維持的。當谷氨酸轉運體失表達、停止轉運或反向釋放谷氨酸時，引起突觸間隙或胞外谷氨酸大量蓄積從而導致神經毒性反應。以谷氨酸轉運體為藥物作用靶點開發中藥新藥則是一種全新的視角。賀運河等〔9〕通過實驗發現缺血再灌注后模型大鼠腦組織Glu含量明顯升高，而皮層、海馬及紋狀體谷氨酸轉運體的功能則降低，腦泰方可提高腦缺血再灌注損傷時腦組織的谷氨酸轉運體功能來增加對Glu的攝取量，進而降低神經元突觸間隙中過多堆積的Glu，以減輕其興奮性神經毒性作用。谷氨酸轉運體EAAT3在腦缺血狀態下起逆向轉運作用，可促使谷氨酸從胞內向胞外釋放，產生興奮毒性。麝香酮可下調谷氨酸轉運體EAAT3的表達，EAAT3的下調意味著EAAT3逆向轉運減少，從而減輕了興奮性毒性作用〔10〕。吳偉等〔11〕研究發現牛磺酸可明顯改善海人藻酸致癇后海馬神經元的谷氨酸轉運體功能，增加突觸間隙中的Glu的攝取，防止細胞興奮毒性作用。

3 調節谷氨酸受體及受體激活后的反應

谷氨酸發揮其興奮性毒性的作用是通過與谷氨酸受體結合實現的。在哺乳動物腦內有5種興奮性氨基酸受體:NMDA受體，AMPA受體，KA受體，L-2氨基磷酸丁酸受體和代謝型受體，目前認為NMDAR是介導神經毒性損傷最主要的受體〔12〕。NMDAR是由NR1，NR2A-D5種亞基組成的異聚體，其中NR1亞基是NMDA受體最重要的功能亞基，是Ca2+通道的主要調節者〔13〕。NMDAR不僅作為興奮毒性的主要通路對神經細胞產生損害，還作為配體門控性Ca2+通道導致鈣超載而損傷細胞。研究發現中藥胡黃連、黃芪益母草注射液、人參皂苷Rg2均可通過下調缺血再灌注大鼠腦內NMDAR表達或降低NMDA受體的活性，減輕神經興奮毒性〔14～16〕。采用缺氧無糖培養建立神經細胞損傷模型，模型組神經細胞NR1 mRNA表達顯著性提高，NMDA受體結合活性增加，而丹皮酚、天麻素均可降低體外培養神經細胞NMDA受體結合活性及NMDA受體NR1亞基mRNA表達，阻斷興奮性信號傳導途徑，從而發揮神經保護作用〔17，18〕。黑明燕等〔19〕發現丹參酮 IIA 可以減輕缺氧缺血性腦損傷(HIBD)導致的腦皮質區phospho-NR1 S897表達減弱的程度，并降低HIBD導致的〔Ca2+〕i升高的程度，提示丹參酮IIA對腦細胞的保護作用可能與影響磷酸化NMDA R1的表達，減少〔Ca2+〕i聚集有關。采用體外培養大鼠海馬神經元建立Glu興奮毒性損傷模型，發現銀杏葉提取物Egb761能拮抗Glu誘導的神經凋亡，抑制Glu、NMDA及KA誘導的全細胞電流，提示Egb761能直接作用于Glu受體離子通道，抑制Glu誘導的胞內鈣超載，進而保護神經元〔20〕。

4 抑制谷氨酸誘導的神經毒性

4.1 抑制鈣超載 谷氨酸可通過多種機制引起神經細胞內鈣超載，使神經細胞內鈣失衡，引起神經細胞凋亡。神經細胞內游離鈣增多，可激活蛋白激酶和磷脂酶，產生自由基，造成細胞損傷。實驗發現谷氨酸損傷的海馬神經元細胞內Ca2+濃度明顯升高，復方燈盞花滴丸、紅景天苷均可抑制谷氨酸誘導的海馬神經元內鈣超載，從而發揮其保護作用〔21，22〕。芍藥苷、麝香酮均可對抗谷氨酸引起的PC12細胞〔Ca2+〕i升高，降低乳酸脫氫酶(LDH)釋放，穩定線粒體膜電位，從而對谷氨酸誘導的PC12 細胞損傷有保護作用〔23，24〕。

4.2 抑制氧化損傷 Glu的神經毒性作用機制有兩種:興奮性毒性和非興奮性依賴的神經毒性作用，而氧化應激是Glu非興奮性神經毒性作用的主要機制〔25〕。Glu的神經毒性可能通過氧化應激和自由基機制引起神經細胞的變性、凋亡和丟失。韓玉霞等〔26〕通過實驗發現大鼠側腦室注射微量Glu后，其海馬組織中丙二醛(MDA)含量和羥自由基的生成能力顯著升高，而超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽過氧化物酶(GSHPx)活性明顯降低，證實了Glu對海馬組織具有氧化性毒性損傷作用。絞股藍總皂苷能明顯抑制由Glu引起的MDA含量和羥自由基生成量升高，增加機體清除氧自由基和抗氧化的能力。研究發現燈盞花素、大豆苷元、香菇多糖、刺參多糖、胡黃連苷Ⅱ等中藥對體外培養神經細胞建立的Glu損傷模型均可發揮抗氧化損傷作用，機制主要有降低LDH的漏出量，一氧化氮(NO)含量、MDA及活性氧(ROS)的生成，提高SOD、GSH-Px的活性有關〔27～31〕。

4.3 抑制細胞凋亡 研究結果提示Glu興奮性毒性引起神經細胞損害存在兩種機制，即大劑量的Glu主要引起細胞壞死，而小劑量的Glu則主要誘導細胞凋亡。細胞凋亡是一個精密調節的過程，許多基因參與了細胞凋亡的調控。Bcl-2家族蛋白是在細胞凋亡過程中起關鍵性作用的一類蛋白質，發揮著細胞凋亡“主開關”的作用。目前已發現的Bcl-2蛋白家族按功能可分為兩類，一類是像Bcl-2一樣具有抑制凋亡作用，如哺乳動物的Bcl-xl、Bcl-W和線蟲Ced-9等;而另一類具有促進凋亡作用，如 Bax、Bax-Xs、Bad、Bak、Bik/Nbk、Bid 和 Harakiri〔32，33〕。有研究表明，各種凋亡刺激因素對細胞的最終影響取決于Bcl-2家族中促凋亡與抗凋亡成員之間的相對比例。有研究〔34〕發現谷氨酸可導致凋亡家族成員Bcl-2與Bax比值減小誘發細胞凋亡。目前大量實驗發現中藥隱丹參酮、復方二精靈多糖、川芎嗪、白藜蘆醇等均可通過促進Bcl-2的表達和(或)降低Bax的表達，提高Bcl-2與Bax比值來減少谷氨酸誘導的神經細胞凋亡〔35～38〕。

綜上所述，谷氨酸的神經毒性損傷機制非常復雜，各機制間又互相關聯，是很多神經系統疾病非常重要的一個致病因素。由于中藥成分多重，作用多方面，各藥物相互配伍，相輔相成，對治療某些神經系統疾病有著良好的發展前景。

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