補陽還五湯對腦缺血治療作用機制

姚廣明　劉朋飛　李鵬亮　趙　剛

(吉林大學第一醫院神經外科，吉林　長春　130021)

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補陽還五湯對腦缺血治療作用機制

姚廣明劉朋飛李鵬亮趙剛

(吉林大學第一醫院神經外科，吉林長春130021)

〔關鍵詞〕補陽還五湯；腦缺血

現代研究表明，補陽還五湯對腦缺血患者具有神經保護作用，可有效改善其神經行為學功能、減少腦缺血面積、降低梗死率和缺血再灌注損傷〔1〕；并可以刺激神經增殖、調節血管內皮生長因子的表達〔2〕，促進神經細胞的生長和分化、并抑制神經細胞凋亡〔3〕。本文就近年來有關補陽還五湯改善腦缺血作用機制的研究進行綜述。

1補陽還五湯的有效成分及其作用靶點

由于補陽還五湯為復方制劑，且其7種組成成分各自的生物活性成分非常復雜，因此，目前尚沒有系統的研究闡明補陽還五湯對腦缺血治療的具體有效成分。但補陽還五湯各組成成分的作用特性已經有大量報道。黃芪包含了皂苷類、黃酮類、多糖類及氨基酸類等超過100種的化合物〔4〕。研究表明，黃芪多糖可以通過減弱谷氨酸聚集，并緩解谷氨酸的神經毒性，以緩解腦缺血所導致的神經變性。腦缺血后再灌注所引起的血腦屏障的破壞可引起血管源性腦水腫，并導致腦組織的慢性損傷〔5〕。黃芪甲苷可以通過調節基質金屬蛋白酶9(MMP-9)和水通道蛋白4(AQP-4)以減輕腦缺血再灌注后腦水腫，從而起到神經保護作用。川穹被用于治療心腦血管疾病，川穹嗪是其活性成分之一。川穹嗪的神經保護作用已經被證明，其可能通過抑制鈣超載、抗感染等機制發揮作用。關于川穹嗪對氧化應激所引起PC12細胞凋亡作用的研究，證明川穹嗪可以通過調節Bcl-2家族抑制細胞凋亡蛋白酶的活性，從而達到其抗細胞凋亡的作用，表明川穹嗪具有保護神經細胞的作用。參環毛蚓(PA)是地龍的品種之一，具有促進受損外周神經再生的作用〔6〕。PA對于腦卒中的治療作用已經得到大家公認，在關于雄性S-D大鼠右側大腦中動脈栓塞法(MCAO)〔7〕制造的腦缺血模型中，給予大鼠口服PA，表明PA通過降低膠質原纖維酸性蛋白(GFAP)和S-100B蛋白從而達到其改善腦缺血的作用〔8〕。補陽還五湯是一個由很多種化合物成分組成的復方藥物，這也決定了補陽還五湯是一種具有多作用靶點的藥物，各種作用靶點的結合，從而使補陽還五湯具有了更好的效果。補陽還五湯有效成分眾多，如當歸的有效成分阿魏酸〔9〕、紅花的有效成分羥基紅花黃色素A〔10〕等，這些成分在缺血再灌注損傷中的作用也見報道。同時，補陽還五湯還有很多有效成分和作用靶點仍需要進一步的研究。

2對興奮性氨基酸的抑制作用

腦缺血時血漿和腦脊液中興奮性氨基酸的明顯升高可以導致嚴重的神經功能缺陷，相比之下，抑制性氨基酸的升高可以抑制興奮性氨基酸的神經細胞毒性。谷氨酸是中樞神經系統中最常見的興奮性遞質，對于維持神經系統功能具有重要作用。正常情況下，谷氨酸多位于細胞內，當發生腦缺血損傷時，大量的谷氨酸釋放到細胞外，這種谷氨酸釋放使細胞外正電荷大量內流，從而導致神經細胞死亡〔11〕。Wang等〔12〕采用S-D大鼠MCAO法制造腦缺血模型，通過微量滲析法獲取大鼠腦脊液，并對腦脊液進行分析，結果表明，興奮性氨基酸谷氨酸和天冬氨酸于缺血后40 min開始上升，并分別于120 min和80 min達到峰值；而抑制性氨基酸甘氨酸、牛磺酸和γ-氨基丁酸也于缺血后開始升高，并于120 min達到峰值。相比之下，補陽還五湯可顯著降低興奮性氨基酸水平，并升高抑制性氨基酸水平，從而緩解興奮性氨基酸的興奮性毒性并達到其神經保護作用。另外，補陽還五湯可以明顯抑制谷氨酸的釋放及腦組織中代謝型谷氨酸受體1亞型(mGluR-1)的表達情況，從而達到其改善神經功能缺陷和并減少腦缺血面積的作用〔1〕。這是補陽還五湯在腦缺血后發揮神經保護作用的機制之一。

3對腦缺血后腦血管再生的調節作用

腦卒中所誘發的血管生成常常發生于腦缺血時，特別是腦缺血后恢復期〔13〕。血管再生常發生于腦缺血灶的邊緣區域從而提高受損區域的氧氣和營養供應，并且可以促進神經功能的恢復。新生血管的生成與神經功能的恢復過程一致，包括神經再生和突觸再生，并反過來促進神經功能恢復〔14〕。Shen〔15〕采用S-D大鼠制作右側大腦MCAO腦缺血模型，通過免疫熒光CD31檢測補陽還五湯對缺血區微血管密度進行評估，通過免疫組化染色和蛋白免疫印跡雜交技術檢測補陽還五湯對缺血區血管生成情況和血管生成素-1(Ang-1)表達情況的影響，結果顯示，缺血所誘導的Ang-1表達并不能滿足血管重建的需要，應用補陽還五湯改善了神經功能，并減少了梗死區面積。此外，補陽還五湯顯著提高了缺血區微血管的密度，并能提高慢性期缺血區Ang-1蛋白的表達，并延長了缺血區Ang-1蛋白的表達時間，從而促進缺血區域神經功能的恢復。這可能是補陽還五湯在腦缺血慢性期的作用機制。

有研究表明，在應用補陽還五湯治療的小鼠MCAO模型中，腦缺血后1 d，許多血管生成相關基因如血管內皮生長因子(VEGF)處于低表達狀態〔16〕。VEGF表達的上調可以提高血腦屏障的通透性，而抗-VEGF受體拮抗劑VGA1155被表明可以降低長期局灶性腦缺血大鼠的梗死情況〔17〕。因此，在腦缺血后1 d，補陽還五湯對血管生成的抑制作用是作為對腦缺血再灌注損傷的應答，尤其對缺血后血腦屏障通透性增加有很好的改善作用。

4促進神經前體細胞向缺血區域遷移

神經前體細胞多數位于大腦側腦室室下區(SVZ)和海馬齒狀回顆粒下層(SGZ)，具有自我更新并分化為各種神經細胞的能力。腦缺血時，內源性的神經前體細胞增殖并遷移至缺血區，分化成為神經細胞。因此，內源性的神經前體細胞替代腦缺血時的壞死細胞，被認為是治療腦缺血的一種方式。然而，自發的大腦再生作用相對有限，并不能有效促進腦缺血時神經功能恢復。內源性的神經前體細胞應答作用可以通過調整細胞增殖、遷移和分化而被改善。研究表明這種調整可以促進腦缺血損傷時神經功能的恢復〔11〕。在動物實驗中，補陽還五湯可以明顯提高促神經前體細胞遷移因子如基質細胞衍生因子(SDF-1)、CXC族細胞因子受體4(CXCR4)的表達，從而促進神經前體細胞向缺血區域遷移，以實現其改善腦缺血后神經功能的恢復的作用〔18〕。

5促進神經祖細胞的增殖和分化

補陽還五湯可以促進腦缺血小鼠的神經增殖〔2〕。細胞內鈣離子的濃度與神經細胞的增殖和分化密切相關。有研究表明，細胞內鈣離子超載可以導致腦缺血損傷時細胞死亡，抑制細胞內鈣離子濃度可以促進神經軸突生長〔19〕。在體外實驗中，應用含補陽還五湯的血清對大鼠海馬區神經祖細胞進行培養，發現補陽還五湯可以明顯促進使神經祖細胞神經突的生長，明顯上調神經細胞的標志物神經絲蛋白(NF)、星形膠質細胞的標志物膠質纖維酸性蛋白(GFAP)的表達，并使神經祖細胞中鈣離子濃度明顯降低〔19〕。細胞外信號調節激酶(ERK2)是絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號傳導通路之一。被認為是一種細胞再生通路。可以參與神經細胞生長和分化的調控以及神經細胞損傷后的修復。在動物實驗中，應用補陽還五湯30 d后，缺血區ERK2的表達明顯升高，并使ERK2 mRNA的表達明顯升高，從而促進缺血區域神經元的生長和分化〔20〕。這是補陽還五湯促進神經祖細胞增殖分化的機制之一。

另外，在小鼠大腦MCAO模型中，補陽還五湯明顯豐富了促進神經再生相關基因如Dcx，Fgfr3，Cttnbp2，Rorb，Abi2 and Miat及神經系統發展基因如Ptprf，Ift172 and Nfib的表達，從而促進腦缺血時神經細胞的再生〔10〕。這是補陽還五湯促進腦缺血時神經細胞再生的分子機制之一。

6對炎癥反應的抑制作用

在腦缺血區白細胞的滲出和促炎細胞因子釋放可以誘發炎癥反應，導致血腦屏障早期的功能缺陷〔21〕。炎癥相關的轉錄因子在協調炎性氧化應激損傷及調節缺血后炎癥反應中具有重要作用，這一過程很可能是通過上調炎性相關基因，從而導致腦細胞死亡〔22〕。在動物實驗中，補陽還五湯可以抑制某些促炎細胞因子/趨化因子和基因如白細胞介素-6(IL-6)，嗜酸粒細胞趨化蛋白(CCL11)，CXCL2，CXCL3，CD163，CD24a，Tlr4等，從而抑制腦缺血時神經細胞的死亡。補陽還五湯還可以使白細胞滲出相關基因的表達明顯下降，從而阻止白細胞滲入缺血區域，以減輕腦缺血后炎癥反應，減少神經細胞死亡〔16〕。

7對細胞凋亡的抑制作用

細胞凋亡與腦缺血所誘導的細胞死亡有關〔23〕。細胞凋亡蛋白酶(Caspase)是細胞凋亡蛋白水解酶家族中關鍵的蛋白水解酶系統〔24〕。Caspase-3可以通過不同的途徑誘發細胞凋亡。而Caspase-3誘導的細胞死亡可以被營養缺失、鉀離子缺失或谷氨酸的興奮性毒性所誘發。對Caspase-3的調整推遲了海馬短暫性腦缺血時的神經細胞死亡〔23〕。因此，對Caspase-3的調節可以抑制腦缺血所誘發的神經細胞的死亡。在動物實驗中〔25〕，腦缺血后腦組織神經元受到嚴重損害，并出現大量神經細胞缺失，補陽還五湯可以使神經細胞存活量遠遠提高，并且存活細胞的形態也能保持正常。應用原位缺口末端標記技術(TUNEL)對腦缺血后神經細胞進行標記，發現補陽還五湯可以使腦缺血后腦神經細胞數量及碎裂細胞核數量明顯下降。正常的大鼠TUNEL陽性腦神經元細胞很少，短暫性腦缺血后可以發現中等數量的神經元細胞呈TUNEL標記強陽性，并能發現一些神經元細胞出現細胞核碎裂。而應用補陽還五湯可以使TUNEL陽性腦神經細胞數量及碎裂細胞核數量明顯下降。補陽還五湯還可以使腦缺血后Caspase-3的免疫反應性明顯下降。以上研究都能表明補陽還五湯可以抑制腦缺血所誘發的神經細胞凋亡。

8小結

綜上所述，補陽還五湯對缺血后腦組織的保護作用主要是通過改善血液循環、防止鈣超載、促進神經細胞遷移、促進神經祖細胞生長、減輕炎癥反應、抑制細胞凋亡等作用機制發揮作用。在目前的研究中，大量的研究已經表明補陽還五湯治療腦缺血的有效性及安全性。其隨著研究的不斷深入，如能利用大鼠腦缺血模型，進一步研究腦缺血后血液循環的變化情況，并明確補陽還五湯在腦缺血后的給藥時間窗及給藥劑量，并從分子層面闡述補陽還五湯的作用機制，將會為補陽還五湯的神經保護作用的作用機制的研究提供極具價值的實驗基礎。

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〔2015-09-23修回〕

(編輯滕欣航)

〔中圖分類號〕R743.31

〔文獻標識碼〕A

〔文章編號〕1005-9202(2016)06-1533-03；

doi：10.3969/j.issn.1005-9202.2016.06.119

通訊作者：趙剛(1958-)，男，教授，博士生導師，主要從事顱內腫瘤的基研及臨床顯微外科治療研究。

第一作者：姚廣明(1987-)，男，在讀碩士，主要從事顱腦腫瘤研究。