人參皂苷對腦缺血保護作用的研究進展*

魯嬋嬋 戴彥成 王蓓 耿赟 方邦江

（上海中醫(yī)藥大學附屬龍華醫(yī)院急診科 上海 200032）

中藥人參是五加科人參，屬植物人參的干燥根。經中醫(yī)臨床驗證表明人參的主要功效包括有補脾益肺、大補元氣、生津安神益智等。經常被用于治療體虛欲脫、脾虛食少、驚悸失眠、心力衰竭等臨床病變，被稱作“百藥之王”。現代研究表明，人參中含有人參皂苷、人參多糖、蛋白質、多肽、氨基酸等多種化學成分，其中人參皂苷為主要藥效成分[1]。多年來學者對人參皂苷及其單體藥理作用的研究正在不斷地深入，它對腦缺血保護作用受到廣泛的關注。現將有關進展進行綜述，為深入研究與開發(fā)利用人參皂苷提供參考。

1 抗神經細胞的凋亡

缺血性或缺血再灌注性腦損傷時神經細胞凋亡和壞死并存，凋亡主要位于半暗區(qū)，壞死發(fā)生于缺血中心區(qū)，抑制半暗區(qū)向缺血中心區(qū)的發(fā)展是缺血性腦血管病治療的關鍵，即抑制神經細胞凋亡的發(fā)生有利于缺血性腦血管病的治療[2]。

有研究表明NO在大鼠腦缺血再灌注損傷中有兩種作用，其在微循環(huán)保護及受損后微循環(huán)重建中起積極作用，但在神經細胞的損傷中起很大的破壞作用，在腦缺血期間及再灌注早期，興奮性氨基酸大量釋放，導致依賴于N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）受體的Ca2+通道過度激活，加上其他原因引起Ca2+大量內流，進而激活依賴于Ca2+鈣調蛋白的NO合成酶，合成過量的NO，導致腦部易受損區(qū)域神經元的壞死[3]。朱陵群等[4]研究發(fā)現，人參皂苷Rg1通過抑制一氧化氮合酶（nitric oxide synthase，NOS），從而減少NO的產生，最終拮抗海馬神經細胞的凋亡。鄒曉莉等[5]認為人參皂苷Rg1對大鼠局灶性腦缺血具有保護作用，其可能通過下調腦組織iNOS（誘導型一氧化氮合酶）、上調eNOS（內皮細胞型一氧化氮合酶）的表達發(fā)揮作用。

凋亡相關因子如半胱天冬酶3（caspase-3）和9（caspase-9）磷酸化，可促進腦缺血神經細胞凋亡[6]。因此選用caspase-3抑制劑，可減少腦缺血再灌注（cerebral ischemia reperfusion，CIR）后神經元的凋亡，劉霞等[7]認為人參皂苷Rg1可能通過抑制caspase-3的表達而產生抗細胞凋亡的腦保護作用，且具有劑量依賴性，高劑量效果好。樊興娟等[8]實驗結果表明20 mg/kg劑量的人參皂苷單體Rb1、Rb3、Rg1，可不同程度地抑制促凋亡蛋白-活化的caspase-3，從而發(fā)揮對大腦中動脈栓塞（MCAO）后再灌注的大鼠腦組織的神經保護作用。其中以Rb3作用最為明顯。

絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）信號轉導通路影響著細胞凋亡，其中c-jun N末端激酶（JNK）激活導致神經細胞凋亡，而細胞外信號調節(jié)蛋白激酶1-2（extra-cellular regulated protein kinase 1-2，ERK l-2）激活主要促使細胞存活、抑制細胞凋亡[9]。ERK 1-2和JNK是MAPK家族的重要成員，與細胞凋亡有密切關系[10-11]。王巧云等[12]建立腦神經細胞缺血再灌注（ischemia reperfusion，I/R）大鼠模型，證明人參皂苷Rg1能夠劑量依賴性地下調p-JNK的水平、上調p-ERK的水平從而降低神經細胞凋亡率。

2 自由基脂質過氧化

氧化應激損傷在腦缺血再灌注損傷中具有重要的意義[13]。腦缺血時自由基的產生與Ca2+超載互為因果：腦缺血產生的自由基促進Ca2+內流乃至超載，Ca2+激活蛋白水解酶使黃嘌吟脫氫酶轉化為黃嘌呤氧化酶，同時促進ATP的降解而生成大量次黃嘌呤，在這個過程中又可以產生大量自由基。因此通過抑制Ca2+超載，抗脂質過氧化，保護線粒體膜結構與功能的完整性，從而改善腦能量代謝，是抗缺血性腦損傷的作用機制之一[14]。Liu等[15]對390例急性缺血性中風患者進行了隨機，雙盲，多中心試驗，以便進一步研究人參皂苷的有效性，試驗證明，人參皂甙抗缺血性腦損傷是通過拮抗Ca2+通道上的受體，抑制Ca2+超載，發(fā)揮抗脂質過氧化作用，從而保護線粒體的完整性，而不是影響Ca2+通道的電壓依賴性而發(fā)揮作用。胡瑜等[16]通過測定SOD（超氧化物歧化酶）活性和丙二醛含量來觀察了人參皂苷Rb3對線粒體自由基氧化損傷的影響，發(fā)現人參皂苷Rb3能明顯降低腦缺血大鼠腦線粒體丙二醛含量、升高SOD活性，表明它對線粒體損傷的保護作用與其改善線粒體氧化還原水平、抗脂質過氧化有關。但是它是通過抑制Ca2+超載還是通過清除自由基來發(fā)揮其改善腦線粒體能量代謝作用尚需要進一步研究。

吳艷萍等[17]通過觀察H2O2作為自由基的供體引發(fā)脂質過氧化過程，在離體條件下加入人參總皂甙，通過LDL（乳酸脫氫酶）和MTT值的檢測，觀察人參總皂甙對外源性自由基損傷的保護作用。人參總皂甙能明顯降低外源性自由基對神經元損傷程度并提高神經元的存活率，其機理可能與抑制氧自由基引起的脂質過氧化，提高細胞存活率，減少細胞膜損傷有關。

3 促進神經干細胞的分化

巢蛋白（neuroepithelial stem protein，nestin）是一種中間絲蛋白，在未分化的中樞神經系統中表達，是胚胎神經干細胞的特異性標志抗原，海馬內nestin陽性膠質細胞在全腦缺血后高表達，它是腦缺血后膠質細胞增生的重要敏感性分子標志物之一[18]。崔榮太等[19]通過對nestin陽性檢測，發(fā)現在神經干細胞（neural stem cells，NSC）分化期，人參皂甙Rg1使表達nestin抗原的細胞數明顯減少，同時表達神經元特異性烯醇化酶（neuron specific enolase，NSE），及膠質纖維酸性蛋白（glialfibrillary acidic protein，GFAP）和半乳糖苷酶（galactosidase，GalC）的陽性細胞數量顯著增多。說明人參皂苷Rg1能夠促進大腦皮質NSC的分化。但有關人參皂苷Rg1促進NSC分化的機制尚不完全清楚，可能與其增加DNA合成和促進有絲分裂的作用有關。而石永江等[20]通過觀察人參皂苷Rg1和Rb1對大鼠室管膜前下區(qū)神經干細胞（sVZa NSCs）谷氨酸興奮毒性的保護作用，證明其機制可能與STAT3表達增加有關。余錄等[21]的研究更進一步發(fā)現，腦缺血后JAK2/STAT3信號通路異常激活導致神經元凋亡的發(fā)生，而IL-6、活性氧是選擇性激活JAK2/STAT1、STAT3的細胞因子。人參皂甙Rb1正是通過抑制炎性細胞因子介導的JAK2/STAT3信號途徑保護腦缺血再灌注損傷。

4 減輕興奮性氨基酸的神經毒性作用

谷氨酸是通過受體發(fā)揮作用的一種興奮性神經遞質，過量的谷氨酸有神經性興奮毒作用[22]。目前認為缺血性腦損傷中谷氨酸毒性發(fā)生的機制主要是因為腦缺血時ATP合成不足導致谷氨酸的再攝取發(fā)生障礙，缺血區(qū)周圍谷氨酸大量積聚，刺激谷氨酸相關受體，導致Na+、Ca2+內流，引起細胞急性滲透性腫脹，并造成細胞內鈣超載，導致一系列病理反應，最終引起神經元損傷[23]。暴露于高濃度谷氨酸情況下，胱氨酸攝取被抑制，致使胞內抗氧化物質合成減少，自由基增加并攻擊脂質，使脂質發(fā)生過氧化，其過氧化終產物丙二醛積聚，抗氧化產物SOD減少，導致細胞死亡[24]。沈洪妹等[25]利用原代培養(yǎng)的海馬神經細胞，發(fā)現人參皂苷Rb3對谷氨酸所導致的細胞活力的下降、細胞膜通透性的增加具有保護作用。從而證明人參皂苷Rb3抗腦缺血缺氧作用可通過抵抗谷氨酸的神經興奮毒性來實現。薛箭飛等[26]認為人參皂苷作用于中樞神經系統的主要途徑之一是通過調節(jié)神經遞質釋放而完成的，而突觸蛋白磷酸化對神經遞質的釋放起關鍵作用。作者實驗首先證明了人參皂苷Rb1促進遞質釋放的機制與其上調突觸蛋白磷酸化水平有關，而用蛋白激酶A（protein kinase A，PKA）抑制劑H89對細胞進行預處理、阻斷PKA的活性后這種上調作用被抑制，由此表明人參皂苷調控遞質釋放的機制很可能是通過PKA途徑而完成。而人參皂苷Rg1盡管能調控遞質釋放，但用細胞免疫熒光染色和Western blotting分析方法均證明人參皂苷無法誘導突觸蛋白磷酸化，表明人參皂苷Rg1調控遞質釋放則可能與PKA途徑及突觸蛋白磷酸化水平無關。這種差異可能與兩者化學結構的不同有關。

綜上所述，人參皂苷能夠通過抗神經細胞的凋亡，抗自由基脂質過氧化，促進神經干細胞的分化，減輕興奮性氨基酸的神經毒性作用，改善缺血損傷部位的細胞微環(huán)境，對缺血性腦損傷產生保護作用，為缺血后腦組織的恢復提供有利條件，是一種極具前景的治療缺血性腦病藥物。如今，人參的有效化學成分及作用機制還在不斷的探索中，隨著人們不斷的發(fā)掘，人參藥理作用從以前的水煎液藥理作用轉變?yōu)楝F在的單體成分藥理作用，人參有效成分的各種單體制劑將不斷研制出來，這必將推動中藥走向世界市場，并將展現更加廣闊的前景。

[1] 楊武韜. 人參的化學成分和藥理研究進展[J]. 中國醫(yī)藥指南, 2014, 12(3): 33-34.

[2] 顏天華, 袁伯俊. 腦缺血后神經元程序性死亡研究進展[J]. 國外醫(yī)學: 腦血管疾病分冊, 1998, 6(2): 67-70.

[3] 張敏, 張輝. 七葉皂甙鈉對腦缺血和再灌注時大鼠腦組織NO代謝的影響[J]. 青島大學醫(yī)學院學報, 2003, 39(3):294-296.

[4] 朱陵群, 范吉平, 黃啟福, 等. 人參皂苷Rb1對大鼠胎鼠海馬神經細胞凋亡的影響[J]. 中國病理生理雜志, 2001,17(12): 1229-1231.

[5] 鄒曉莉, 杜繼衛(wèi), 梁佳, 等. 人參皂苷Rg1對局灶性腦缺血大鼠iNOS和eNOS表達的影響[J]. 山東醫(yī)藥, 2012,52(13): 44-45.

[6] 韓彩萍. PI3K /AKT信號通路與腦缺血神經細胞凋亡[J].國際神經病學神經外科學雜志, 2006, 33(1): 88-91.

[7] 劉霞, 包翠芬, 梁佳, 等. 人參皂苷Rg1對腦缺血再灌注大鼠Caspase-3蛋白表達的影響[J]. 中國組織化學與細胞化學雜志, 2010, 19(1): 89-92.

[8] 樊興娟, 柯開富, 姜正林. 人參皂苷單體對大鼠局灶性腦缺血再灌注的神經保護研究[J]. 中華醫(yī)學雜志, 2006,86(29): 2071-2074.

[9] 周麗, 胡富勇, 徐新云. MAPK信號調節(jié)通路及其在細胞凋亡中的研究進展[J]. 中國衛(wèi)生檢驗雜志, 2010, 20(10):2655-2657.

[10] Kim BJ, Ryu SW, Song BJ．JNK and p38 kinase media phosphorylation of Bax leads to its activation and mitochondrial translocation and to apoptosis of human hepatoma HepG2 cells[J]. J Biol Chem, 2006, 281(30):21256-21265.

[11] Jung JY, Yoo CI, Kim HT, et al. Role of mitogen-activated protein kinase (MAPK) in troglitazone induced osteoblastic cell death[J]. Toxicology, 2007, 234(1-2): 73-82.

[12] 王巧云, 劉鳳, 吳峰階, 等. 人參皂苷Rg1對局灶性腦缺血再灌注損傷大鼠海馬p-ERK 1/2與p-J N K表達的影響[J]. 中國中西醫(yī)結合雜志, 2013, 33(2): 229-234.

[13] Rodrigo J, Fernández AP, Serrano J, et al. The role of free radicals in cerebral hypoxia and ischemia[J]. Free Radic Biol Med, 2005, 39(1): 26-50.

[14] 李桂生, 田京偉, 傅風華, 等. 人參皂昔Rb3對腦缺血大鼠腦線粒體損傷的保護作用[J]. 中國新藥雜志, 2006,15(7): 518-521.

[15] Liu X, Wang L, Wen A. Ginsenoside-Rd improves outcome of acute ischaemic stroke-a randomized, double-blind, placebocontrolled, multicenter trial[J]. Eur J Neurol, 2012, 19(6):855–863.

[16] 胡瑜, 陳浩凡, 臧林泉, 等. 人參皂苷Rb3 對大鼠局灶性腦缺血損傷的保護作用[J]. 廣東藥學院院報, 2008, 24(5):590-593.

[17] 吳艷萍, 吳芹, 陸遠富, 等. 人參總皂甙對H2O2所致大鼠皮層神經元細胞損傷的保護作用[J]. 遵義醫(yī)學院學報,2003, 26(4): 325-329.

[18] 顧懷宇, 張懷波, 姚志彬. Nestin蛋白作為一過性全腦缺血大鼠海馬損傷早期敏感性標志物的研究[J]. 中國危重病急救醫(yī)學, 2001, 13(8): 491-494.

[19] 崔榮太, 蒲傳強, 劉沽曉, 等. 人參皂甙Rg1對大鼠腦源性神經干細胞分化作用的實驗研究[J]. 中國神經精神疾病雜志, 2008, 34(2): 109-111.

[20] 石永江, 羅雪, 王永紅, 等. 人參皂甙Rg1和Rb1對培養(yǎng)大鼠室管膜前下區(qū)神經干細胞谷氨酸興奮毒性的保護作用及其與STAT3表達的關系[J]. 國際腦血管病志, 2007,15(3): 172-176.

[21] 余錄, 胡光強, 陳碧瓊, 等. 人參皂苷Rb1對大鼠腦缺血再灌注JAK2/STAT3信號轉導通路的影響[J]. 重慶醫(yī)學,2013, 42(17): 1932-1934.

[22] 咸云淑, 熊文, 程剛. 人參皂甙對興奮毒損傷的保護作用研究[J]. 中國實驗診斷學, 2003, 7(2): 132-134.

[23] 陸海芬, 陳兆耀. 人參皂苷Rb1對谷氨酸導致海馬神經元損傷的保護作用[J]. 中華臨床醫(yī)師雜志(電子版), 2013, 7(8):3467-3470. doi: 10.3877/cma.j.issn.1674-0785.2013.08.107.

[24] Li N, Liu B, Dluzen DE, et al. Protective effects of ginsenoside Rg2 against glutamate-induced neurotoxicity in PC12 cells[J]. J Ethnopharmacol, 2007, 111(3): 458-463.

[25] 沈洪妹, 姜正林, 顧曉松. 人參皂甙Rb3對大鼠海馬神經細胞谷氨酸損傷作用及相關機制的研究[J]. 中國應用生理學雜志, 2006, 22(1): 31-34.

[26] 薛箭飛, 胡金鳳, 劉治軍, 等. 人參皂苷Rg1和Rb1促進PC12細胞釋放谷氨酸的作用機制[J]. 藥學學報, 2006,41(12): 1141-1145.