植物雌激素在腦缺血再灌注損傷中神經保護機制的研究進展*

郭敏敏 王勇

(廣西腫瘤免疫與微環境調控重點實驗室，廣西 桂林 541004)

腦卒中(又稱腦中風、腦血管意外)具有“五高”特點(高發病率、高致殘率、高死亡率、高復發率、高經濟負擔)，是我國人口死亡的首要原因。根據《中國腦卒中防治報告(2017)》，我國腦卒中的發病率和患病率都在逐年上升[1]。腦卒中是一種急性腦血管疾病，通常所說的腦卒中是指腦血管突然破裂或阻塞時，腦組織供血、供氧急劇下降而產生的腦損傷。臨床上腦卒中可分為缺血性和出血性腦卒中，缺血性腦卒中所占比例大約為70%。因此缺血性腦卒中的治療和研究在臨床上有重要的意義和價值。

溶栓治療是目前公認最有效的救治缺血性腦卒中的方法，然而溶栓治療有非常嚴格的時間窗，如超出時間窗繼續進行溶栓治療，反而會導致腦缺血再灌注損傷(Cerebral ischemia reperfusion injury，CIRI)，使病情加重。目前研究發現缺血再灌注損傷的發生機制主要包括：鈣調節失調、內質網應激、炎癥、氧化應激、能量代謝紊亂等[2]。

根據臨床觀察發現，腦卒中有性別差異，即男性較同齡女性發生腦卒中概率高[3]，而且此種“雄性易患”現象也在腦缺血再灌注損傷的動物模型中得到證實[4]。研究表明，腦卒中的此種性別差異與雌激素相關，雌激素有神經保護作用[5]。因此，雌激素替代療法(Estrogen replacement therapy，ERT)為腦卒中的防治提供了新的思路。然而，傳統的雌激素替代療法在一定程度上也增加了增加乳腺癌、子宮內膜癌、卵巢癌等的發病風險，限制了雌激素在臨床上防治腦卒中的應用。，開發不良反應少的類雌激素效應的化合物已成為現代腦卒中藥物研究的熱點之一。植物雌激素(Phytoestrogen，PE)作為一類天然雜環多酚類化合物，其結構與人體內源性雌二醇相似，進入體內后在不同生理條件下可產生雌激素樣作用和抗雌激素樣作用。相對內源性雌激素而言，植物雌激素能極大地減少雌激素替代療法的某些副作用。因此，近年來植物雌激素在腦缺血再灌注損傷中的藥理學作用研究受到了人們的廣泛關注。本文將對植物雌激素在腦缺血再灌注損傷中相關的神經保護機制的研究進展進行綜述。

1 植物雌激素的來源、特性與分類

植物雌激素是一類從植物中提取的具有雜環多酚的生物活性物質，其結構與內源性雌激素雌二醇類似。植物雌激素雖也同雌二醇一樣能與體內的雌激素受體(ERα與ERβ)結合，但其活性僅為雌二醇的1/1000～1/10萬，相對較低的活性使其在體內不同生理條件下產生不同的作用。當內源性雌激素濃度較高時，植物雌激素競爭性結合雌激素受體后，能降低雌激素的作用，產生抗雌激素作用；而當內源性雌激素濃度較低時，植物雌激素與雌激素受體結合后，能增強雌激素的作用，產生雌激素樣作用。此外植物雌激素還具有調整雌激素受體比例、降低雄激素水平、抑制雌激素合成酶等作用[6]。植物雌激素除了具有上述共性外，還具有其它各自的特性。

植物雌激素作為一類能夠與雌激素受體結合產生調控作用的化合物，根據其化學結構的不同，主要分為異黃酮類(Isoflavones)、香豆雌酚類(Coumestrol)、木酚素類(Lignans)、二苯乙烯類(Stilbenes)。

異黃酮是以3-苯基苯并二氫吡喃為基本結構的一類植物雌激素，目前已知的異黃酮有12種，其中3種以苷元形式存在，另外9種以葡萄糖苷形式存在。主要有芒柄花黃素(Formononetin)、鷹嘴豆素A(Biochanin A)、葛根素(Puerarin)、毛蕊異黃酮(Calycosin)、染料木素(Genistein)、黃豆苷元(Daidzein)、淫羊藿苷(Icariin)、鳶尾黃酮苷(Tectoridin)等，廣泛存在于豆科、莧科、桑科、蝶形花亞科、薔薇科、鳶尾科等植物中。

香豆雌酚是以苯并α-吡喃酮為主要結構的順式鄰羥基桂皮酸內酯類化合物，自然界中主要存在于苜蓿屬及部分豆類中。主要有補骨脂素(Psoralen)、蛇床子素(Osthole)、擬雌內酯(Coumestrol)、歐前胡素(Imperatorin)、異補骨脂素(Isopsoralen)等，也可根據結構將其分為呋喃香豆素、吡喃香豆素、簡單香豆素、異香豆素等。

木酚素是p-羥基苯乙烯單體氧化偶聯的一類植物雌激素，有C6-C3基本骨架，大多呈游離狀態，也有部分以糖苷形式存在于植物中。其分布主要在馬兜鈴科、夾竹桃科、爵床科等植物中，根據其結構的聚合狀態不同可分為木脂素(Lignan)和新木脂素(Neolignan)兩大類。主要包括異落葉松脂素(Isolariciresinol)、開環異落葉松樹脂酚(Secoisolariciresinol)、松脂酚(Pinoresinol)、落葉松樹脂醇(Lariciresinol)、7-羥基羅漢松脂酚(7-hydroxymatairesinol)、脫水開環異落葉松脂酚(Anhydrosecoisolariciresinol)、梣皮樹脂醇(Medioresinol)、丁香脂素(Syringaresinol)、去甲二氫愈創木酸(Nordihydroguaiaretic acid)、和羅漢松脂素(Matairesinol)等。

二苯乙烯類植物雌激素主要有虎杖苷、反式白藜蘆醇、白藜蘆醇等，其主要以苷或苷元單體、二聚體、多聚體等形式存在于自然界中，存在于寥科、蘚類等植物中。

2 植物雌激素在腦缺血再灌注損傷中的神經保護機制

2.1 植物雌激素對腦缺血再灌注損傷中內質網應激的影響

內質網是真核細胞中的一種重要細胞器，在腦缺血再灌注過程中引發的缺氧、酸中毒、ATP耗竭、Ca2+紊亂等代謝異常，可使內質網出現障礙，從而導致未折疊蛋白或錯誤折疊蛋白在內質網腔內積聚，這種反應即為內質網應激(Endoplasmic reticulum stress，ERS)。當內質網應激產生時，GRP78與內質網上三種跨膜蛋白即IRE-1(Inositol requiring protein 1)、PERK(PKR-like ER kinase)和ATF6(Activating transcription factor 6)解離，促使未折疊或錯誤折疊蛋白恢復正確構象，同時激活下游的CHOP[7]。

三七皂苷R1(Notoginsenoside R1，NGR1)是一種從三七中提取出來的植物雌激素，其具有多種生物學特性，包括抗氧化、抗炎、抗凋亡和神經保護作用等[8, 9]。Yan Wang等研究發現，在原代神經元的氧糖剝奪模型中，GRP78與PERK/IRE-1結合減弱，而NGR1處理后這種結合力明顯增強，說明NGR1可減輕內質網應激，對腦缺血再灌注損傷發揮保護作用[10]。川陳皮黃素(Nobiletin, NOB)是一種從柑橘果皮分離出來的生物類黃酮和多酚化合物，研究證實它參與凋亡、炎癥和血管生成等[11-14]。Ziru Li等研究發現，氧糖剝奪的原代神經細胞GRP78和CHOP蛋白水平升高，而NOB處理后降低了這兩種蛋白表達水平，說明NOB可以減緩內質網應激，保護受損的神經細胞[15]。因此，植物雌激素可能在腦缺血再灌注損傷中通過減緩內質網應激發揮神經保護作用。

2.2 植物雌激素對腦缺血再灌注損傷中自噬的調節作用

自噬是將自身蛋白質或者細胞器吞噬并包裹形成囊泡，與溶酶體結合并降解，使之重新回收利用的過程。自噬可分為大自噬，小自噬和分子伴侶介導的自噬。自噬分解代謝過程由許多自噬相關蛋白介導，包括LC3(Microtubule-associated protein light chain 3)、Beclin 1和p62(Nucleoporin p62)等。近年來研究發現，腦缺血后的再灌注損傷能引起炎癥、氧化應激和內質網應激反應，并可誘導自噬[16].

毛蕊異黃酮是從黃芪中提取的一種植物雌激素，Yong Wang等研究發現，腦缺血再灌注大鼠腦組織中p62的水平降低，而毛蕊異黃酮處理后促進了p62的表達[17]。姜黃素是從姜科、天南星科等植物的根莖中提取的一種植物雌激素，其具有抗炎、抗氧化及治療耐藥結核病等作用[18, 19]。Lifa Huang等在研究中發現，姜黃素可通過PI3K/Akt/mTOR通路下調LC3-II/LC3-I，抑制缺血再灌注模型大鼠自噬的激活，發揮神經保護作用[20]。因此，植物雌激素可能在腦缺血再灌注損傷中通過調節自噬來發揮神經保護作用。

2.3 植物雌激素對腦缺血再灌注損傷中氧化應激的作用

氧化應激是體內因氧化與抗氧化作用失衡，產生過多的活性氧(Reactive oxygen species，ROS)，進一步引發機體損傷的過程。腦是一個耗氧量和需氧量極高的器官，產生的氧自由基也較多，易受氧自由基的攻擊，因此腦組織對氧化應激反應較為敏感。異槲皮素是一種從青藤，柿子等植物中提取的植物雌激素，因其具有抗炎、抗凋亡和抗氧化等作用，被嘗試應用于某些神經系統疾病[21]。Yunyi Dai等研究發現，在腦缺血再灌注的動物模型中，異槲皮素可通過抑制Nrf2介導的氧化應激過程，減弱腦損傷[22]。因此，植物雌激素可能在腦缺血再灌注損傷中通過減緩氧化應激發揮神經保護作用。

2.4 植物雌激素對腦缺血再灌注損傷中炎癥反應的影響

腦缺血再灌注損傷過程中，缺血灶內炎癥細胞激活后產生大量炎性因子，形成一種相互增強、相互促進的級聯反應，并可通過炎癥信號通路使腦組織由缺血性損傷向炎癥性損傷轉變。因此炎癥與腦卒中后的繼發性損傷機制密切相關[23]。鷹嘴豆素A是一種天然的甲氧基化異黃酮。Wenbo Wang等研究發現，在腦缺血再灌注的動物模型中，TNF-α，IL-1β等炎性因子水平升高，而鷹嘴豆素A處理后降低這些炎性因子水平，同時抑制了缺血再灌注過程中p38 MAPK信號通路的激活，說明鷹嘴豆素A可能通過抑制炎癥反應發揮神經保護作用[24]。

2.5 植物雌激素在腦缺血再灌注損傷中的其他保護作用機制

腦缺血再灌注損傷中神經細胞的凋亡過程包括內質網應激途徑、死亡受體途徑和線粒體途徑，凋亡相關蛋白有Caspase蛋白家族、Bcl-2蛋白家族、TNF家族、細胞色素C、p53、TNFR-1等，Bax/Bcl-2比率的變化能直接影響受損神經細胞的存活和凋亡。有研究表明芒柄花黃素在大鼠腦缺血再灌注損傷中能降低Bax/Bcl-2值從而減少凋亡，產生神經保護作用[25]。染料木黃酮能通過降低線粒體內ROS水平、阻止細胞色素C釋放、降低Caspase-3的活性從而抑制凋亡，產生神經保護效應[26]。在腦缺血再灌注中基質金屬蛋白酶-9 (matrix metalloproteinase-9，MMP-9)大量增加，不僅直接造成腦損傷，也能損傷血腦屏障。植物雌激素白藜蘆醇能通過抑制MMP-9的表達產生神經保護作用[27]。miRNA家族是一類小的單鏈非編碼RNA，在體內通過RNA聚合酶和核糖核酸酶加工形成，作為miRNA家族中的成員miR-375，其在體內參與多種病理生理調節，包括細胞周期的調節、細胞增殖及凋亡的調控、胰島素的分泌等[28]。有研究發現毛蕊異黃酮能通過調節miR-375與RASD1的表達，對大鼠腦缺血再灌注損傷發揮神經保護作用[29]。

3 小結與展望

綜上所述，植物雌激素具有廣泛的藥理活性，其臨床應用前景良好，但植物雌激素對于腦缺血再灌注方面的防治機制還有待深入探討。而且對于植物雌激素的研究目前多停留于動物與細胞實驗，在臨床上的推廣使用尚需進一步驗證。期望植物雌激素的藥理學研究在未來能有深入進展，并將其應用于腦缺血再灌注的臨床治療。