黃芪甲苷對(duì)急性缺血性腦卒中神經(jīng)保護(hù)作用研究進(jìn)展

蘇 蕾，范有明

（1.湖北民族大學(xué)醫(yī)學(xué)院2019級(jí)碩士研究生，湖北 恩施 445000；2.重慶市巴南區(qū)人民醫(yī)院，重慶 401320）

急性缺血性腦卒中（Acute ischemic stroke，AIS）是由于腦血管堵塞導(dǎo)致局部腦組織血流急劇減少或中斷引起的腦組織缺血缺氧性損傷，并引發(fā)嚴(yán)重的神經(jīng)功能缺損癥狀。AIS具有高致殘率、復(fù)發(fā)率特點(diǎn)，嚴(yán)重威脅患者生活質(zhì)量［1］。由于AIS病理機(jī)制復(fù)雜，目前西醫(yī)最佳治療方案是在一定時(shí)間窗內(nèi)給予血管再通治療［2］，而再通后灌注損傷的發(fā)生不可避免。近年來隨著中藥多靶點(diǎn)、多功效的研究，發(fā)現(xiàn)益氣中藥黃芪的主要活性成分黃芪甲苷（AS-IV）可通過抑制氧化應(yīng)激及炎癥反應(yīng)、改善再灌注后腦組織能量代謝、抑制神經(jīng)細(xì)胞凋亡等途徑［3-5］縮小腦梗死體積，減輕腦水腫，有效緩解腦缺血后的再灌注損傷，發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。現(xiàn)就黃芪甲苷對(duì)AIS后再灌注損傷的保護(hù)機(jī)制綜述如下。

1 改善能量代謝

正常大腦功能的維持需要充足的氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)的供應(yīng)，對(duì)ATP的需求量大且代謝率高。腦缺血發(fā)生時(shí)，微環(huán)境缺血缺氧引起組織氧分壓明顯下降，且腦組織內(nèi)磷酸肌酸、ATP、葡萄糖糖元急劇減少，導(dǎo)致過量氧自由基生成，進(jìn)一步損傷線粒體，最終導(dǎo)致能量代謝障礙。而黃芪甲苷可顯著增加缺血再灌注之后腦組織ATP的含量，改善能量代謝，且其機(jī)制與促進(jìn)AMPK 1/2的活化和GLUT3表達(dá)，進(jìn)而增加葡萄糖的攝入有關(guān)［6］。黃芪甲苷也能增加腦組織中ATP、GSH含量和超氧化物歧化酶（SOD）的活性，改善腦缺血所導(dǎo)致的能量代謝障礙［7］。此外，黃芪甲苷與三七皂苷R1、人參皂苷Rg1、Rb1配伍能增強(qiáng)GLUT3 mRNA的表達(dá)，促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞對(duì)葡萄糖的吸收，從而改善能量代謝［8］。

2 清除氧自由基

缺血再灌注是AIS發(fā)生后的延遲性損傷過程，此過程中組織生成和清除活性氧失衡可誘發(fā)腦缺血再灌注損傷（Cerebral ischemia-reperfusion injury，CIRI）［9］。過量氧自由基可使核酸與蛋白質(zhì)發(fā)生過氧化，并通過上調(diào)細(xì)胞黏附分子的表達(dá)損壞血腦屏障功能，最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。因此，由氧自由基所引發(fā)的一系列連鎖反應(yīng)是CIRI發(fā)生的核心環(huán)節(jié)。研究發(fā)現(xiàn)黃芪甲苷可通過上調(diào)自噬來減輕氧化應(yīng)激損傷以保護(hù)腦神經(jīng)［10］。許航等［11］發(fā)現(xiàn)黃芪甲苷與羥基紅花黃色素A（HSYA）配伍能明顯改善大鼠神經(jīng)及CIRI，促進(jìn)細(xì)胞粘附分子表達(dá)，改善SOD和谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）的活性，進(jìn)而抑制CIRI過程的氧化應(yīng)激反應(yīng)。黃芪甲苷還可降低腦缺血再灌注后的丙二醛（MDA）、一氧化氮（NO）含量，從而減輕氧化應(yīng)激損傷，其作用機(jī)制可能與激活Nrf2/HO-1信號(hào)途徑、促進(jìn)下游基因HO-1表達(dá)和Nrf2合成及核轉(zhuǎn)位有關(guān)［12］。

3 抑制炎癥反應(yīng)

炎癥反應(yīng)是缺血再灌注損傷發(fā)生的重要病理過程。CIRI可促使大量炎性因子釋放，在恢復(fù)血液灌注后腦組織炎性反應(yīng)更為明顯。內(nèi)皮細(xì)胞及膠質(zhì)細(xì)胞等都可分泌各種炎癥因子，如白細(xì)胞介素-1（Interleukin-1，IL-1）、IL-6、腫瘤壞死因子（Tumor necrosis factor alpha，TNF-）等。而黃芪甲苷可明顯改善神經(jīng)細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)，降低炎癥因子TNF-α、IL-6和IL-1β含量，抑制炎癥反應(yīng)［13］。研究發(fā)現(xiàn)，黃芪甲苷能明顯降低炎性因子的表達(dá)水平和過氧化反應(yīng)，提高抗氧化因子SOD活性，抑制TLR-4/NF-κB信號(hào)通路介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)，從而改善大鼠皮瓣的缺血再灌注損傷。且黃芪與三七配伍可下調(diào)TNF-αmRNA表達(dá)，抑制NF-κB信號(hào)通路的激活，發(fā)揮對(duì)腦組織的保護(hù)作用［14］。與此同時(shí)，黃芪甲苷還可下調(diào)腦組織髓過氧化物酶（MPO）的活性，減少中性粒細(xì)胞的黏附，抑制炎性因子形成，從而保護(hù)腦神經(jīng)［15］。

4 緩解細(xì)胞內(nèi)鈣超載

鈣超載的發(fā)生與細(xì)胞外鈣離子內(nèi)流和細(xì)胞內(nèi)鈣庫（線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)/肌漿網(wǎng)）釋放鈣離子有關(guān)。當(dāng)腦缺血發(fā)生時(shí)，無氧酵解增多而ATP減少，使鈣泵功能減退，不能將細(xì)胞內(nèi)鈣離子外排，同時(shí)引起線粒體內(nèi)鈣離子釋放進(jìn)入胞質(zhì)，使細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度增高，影響酶活性，出現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)障礙，引起細(xì)胞凋亡。細(xì)胞內(nèi)鈣超載是導(dǎo)致神經(jīng)元凋亡的最后通路。實(shí)驗(yàn)證明鈣超載在小鼠CIRI中起重要作用，可通過多種途徑誘導(dǎo)再灌注后細(xì)胞凋亡［16-17］。此外，細(xì)胞內(nèi)鈣超載與鈣敏感受體的激活密切相關(guān)，Zhen等［18］發(fā)現(xiàn)鈣敏感受體可通過JNK/p38MAPK途徑誘導(dǎo)再灌注后細(xì)胞凋亡，故抑制鈣敏感受體的表達(dá)可有效減輕缺血再灌注帶來的神經(jīng)損傷。研究發(fā)現(xiàn)，黃芪甲苷可對(duì)腦缺血后鈣敏感受體表達(dá)發(fā)揮抑制作用，進(jìn)一步抑制與其相關(guān)的凋亡通路，做到保護(hù)缺血腦組織，抑制細(xì)胞凋亡帶來的腦損傷［19］。此外，黃芪甲苷還可影響鈣泵并調(diào)節(jié)Ca2+的轉(zhuǎn)運(yùn)功能，緩解細(xì)胞損傷，降低同步自發(fā)的鈣離子流變化幅度，減輕神經(jīng)元細(xì)胞內(nèi)鈣超載［20-21］。由此可見，在CIRI中黃芪甲苷也可通過緩解細(xì)胞內(nèi)鈣超載減輕缺血再灌注誘導(dǎo)的腦組織損傷。

5 抑制細(xì)胞凋亡

正常大鼠的腦組織中無神經(jīng)元凋亡，當(dāng)急性腦卒中發(fā)生后，在腦缺血核心區(qū)神經(jīng)細(xì)胞由于血流中斷引起的能量耗竭及大量氧自由基損傷而發(fā)生不可逆性壞死，且以遲發(fā)性神經(jīng)元死亡即細(xì)胞凋亡為主，而神經(jīng)元凋亡的多少?zèng)Q定著梗死面積的大小及神經(jīng)功能缺損的程度。細(xì)胞凋亡是CIRI階段的主要病理機(jī)制。研究表明，黃芪甲苷可通過抑制細(xì)胞凋亡改善腦缺血再灌注大鼠的神經(jīng)功能。其機(jī)制與促進(jìn)自噬，上調(diào)抗凋亡蛋白 Bcl-2 的表達(dá)水平，下調(diào)促凋亡蛋白BAX、NF-κB和Caspase-3的表達(dá)水平有關(guān)［22-23］。黃芪甲苷還可聯(lián)合迷走神經(jīng)電刺激能有效改善神經(jīng)功能缺損程度，通過抑制 NF-κB 蛋白表達(dá)，阻止巨噬細(xì)胞釋放促凋亡信號(hào)，最終阻止細(xì)胞凋亡［23］。孫麗等［24］認(rèn)為黃芪甲苷保護(hù)神經(jīng)的作用機(jī)制可能與BDNF、VEGF和VEGFR2誘導(dǎo)EPCs增殖與遷移，抑制缺血神經(jīng)細(xì)胞的凋亡有關(guān)。

6 保護(hù)血腦屏障

血腦屏障由血管內(nèi)皮細(xì)胞與星形膠質(zhì)細(xì)胞等共同構(gòu)成，控制腦組織與血液循環(huán)系統(tǒng)間的物質(zhì)交換，起到維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的作用。當(dāng)血腦屏障被破壞時(shí)，即可引發(fā)血管源性水腫及炎細(xì)胞浸潤，最終導(dǎo)致腦組織水腫。眾所周知，腦水腫已成為缺血再灌注后最常見的并發(fā)癥之一。AS-IV配伍冰片和三七總皂苷后可抑制水通道蛋白-4（AQP-4）及基質(zhì)金屬蛋白酶9（MMP-9）表達(dá)，且通過下調(diào)AQP-4表達(dá)，抑制水分子流入星形膠質(zhì)細(xì)胞，阻止水通道的開放和保護(hù)血腦屏障而減輕腦水腫的面積［25］。LiMin和曲友直等［26-27］發(fā)現(xiàn)黃芪甲苷可通過上調(diào)膜相關(guān)蛋白o(hù)ccludin和抑制水通道蛋白AQP-4表達(dá)，維護(hù)血腦屏障結(jié)構(gòu)的完整性，進(jìn)而降低血腦屏障通透性，減輕CIRI導(dǎo)致的腦水腫。黃芪甲苷還可通過減少氧化應(yīng)激、維持線粒體膜電位、改善線粒體功能等來抑制MCAO/R模型小鼠腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷、凋亡，從而維持血腦屏障的穩(wěn)定［28］。

7 小 結(jié)

CIRI是一個(gè)多因素參與的復(fù)雜病理生理過程，多在缺血性腦卒中患者經(jīng)溶栓或血管內(nèi)介入治療后出現(xiàn)，嚴(yán)重影響腦缺血患者的預(yù)后。因此，探究CIRI的發(fā)生機(jī)制及神經(jīng)保護(hù)類中藥發(fā)揮作用的機(jī)制對(duì)腦缺血臨床治療具有重要意義。黃芪甲苷可通過改善能量代謝、清除氧自由基、抑制炎癥反應(yīng)、抑制細(xì)胞凋亡及保護(hù)血腦屏障等作用，促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞快速修復(fù)。其中改善能量代謝是減輕腦缺血再灌注損傷作用機(jī)制的初始環(huán)節(jié)，清除氧自由基和緩解鈣超載是阻止細(xì)胞因缺血缺氧而凋亡的核心環(huán)節(jié)，抑制炎癥反應(yīng)及保護(hù)血腦屏障為改善腦神經(jīng)的主要環(huán)節(jié)，抑制細(xì)胞凋亡是保護(hù)神經(jīng)和促進(jìn)神經(jīng)修復(fù)的最終環(huán)節(jié)。此外，黃芪甲苷還可通過上調(diào)自噬等途徑干預(yù)CIRI的發(fā)生、發(fā)展過程，減輕CIRI所致的腦功能障礙。研究發(fā)現(xiàn)黃芪甲苷還可通過促進(jìn)神經(jīng)重塑與修復(fù)再生［11］，降低苯二氮卓受體的表達(dá)［29］等緩解腦缺血再灌注損傷，可見黃芪甲苷具有多靶點(diǎn)、多功效的特點(diǎn)。目前關(guān)于黃芪甲苷抑制CIRI的作用機(jī)制尚未完善，有待更深入研究。黃芪甲苷發(fā)揮抗腦缺血再灌注損傷作用的最佳藥用劑量范圍有待精確，且實(shí)驗(yàn)研究和臨床應(yīng)用在劑量上應(yīng)做到充分結(jié)合。另外，黃芪甲苷的毒理作用也有待深入研究。更重要的是，實(shí)驗(yàn)研究中多用青年大鼠大腦中動(dòng)脈堵塞來造模，而臨床中患者多兼高血壓、高血糖等疾患，而此類疾病能降低藥物對(duì)神經(jīng)的保護(hù)作用。因此，動(dòng)物模型的制作需進(jìn)一步優(yōu)化，即在充分模擬臨床疾病基礎(chǔ)上研究黃芪甲苷對(duì)AIS的保護(hù)作用及相關(guān)的信號(hào)通路，對(duì)臨床治療更有價(jià)值。