基于Notch通路的中藥治療缺血性腦卒中的研究進展*

劉 婷 劉旺華△ 郭志華 李 花 王子焱，2

（1.湖南中醫(yī)藥大學，湖南 長沙 410208；2.湖南中醫(yī)藥大學第一附屬醫(yī)院，湖南 長沙 410000）

全球范圍內(nèi)，腦卒中目前已成為第二大死亡原因，據(jù)統(tǒng)計缺血性腦卒中（CIS）占腦卒中總數(shù)的86%［1］。CIS是由各種原因所致的腦組織局部區(qū)域血液供應(yīng)的障礙，導(dǎo)致腦組織缺血缺氧甚至病變壞死，發(fā)生神經(jīng)功能障礙。研究發(fā)現(xiàn)，Notch通路在腦血管疾病中發(fā)揮關(guān)鍵的作用，腦缺血會引起Notch信號通路的激活，Notch信號通路在腦缺血中的作用主要表現(xiàn)在膠質(zhì)細胞活化、抑制自噬、神經(jīng)干細胞增殖、分化和微血管生成的調(diào)控等方面［2］。中醫(yī)治療腦缺血經(jīng)驗豐富，療效確切，具有多層次多靶點的特色，而Notch信號通路同樣具有多靶點調(diào)控缺血性腦卒中的特點。因此基于Notch信號通路的中醫(yī)藥單體及復(fù)方治療缺血性腦卒中的研究逐年增加。現(xiàn)將相關(guān)研究綜述如下。

1 Notch信號通路

Notch信號廣泛分布在生物體中，參與細胞增殖、分化等多項生命活動，Notch信號通路由Notch受體、Notch配體等組成。Notch受體常為單次跨膜蛋白，分為胞外部分、跨膜部分以及胞內(nèi)部分。相鄰細胞的Notch配體與受體結(jié)合，在分泌酶復(fù)合體作用下Notch受體的跨膜部分產(chǎn)生裂解，胞內(nèi)區(qū)片段（NICD）從細胞膜內(nèi)側(cè)釋放。NICD釋放后，進入細胞核內(nèi)，與CSL家族轉(zhuǎn)錄因子復(fù)合體結(jié)合，形成復(fù)合物。轉(zhuǎn)錄抑制因子家族的靶向基因，如Hes家族如Hes1、Hes5和Hes7以及Hey家族的Heyl、Hey2等，發(fā)揮調(diào)控作用［3］。

2 Notch信號通路與腦缺血

Notch信號通路相關(guān)蛋白在正常組織中的表達呈低水平，在大腦缺血不同時期Notch信號表達是不同的。在腦缺血大鼠缺血急性期［4］，研究發(fā)現(xiàn)側(cè)額頂葉皮質(zhì) Notch通路中 Notch3、Notch4、Frizzled2蛋白和Tead1蛋白表達均在增強；半暗帶區(qū)Notch1蛋白活性增強［5］。而在大鼠腦缺血再灌注損傷恢復(fù)期［6］，Notch信號通路相關(guān)因子的表達降低。在急性期，Notch信號通路主要與小膠質(zhì)細胞活化、細胞自噬產(chǎn)生作用。而在恢復(fù)期，Notch信號通路主要表現(xiàn)在促進神經(jīng)干細胞增殖、分化和微血管生成。

在神經(jīng)發(fā)生方面，Notch信號通路對腦缺血的保護作用主要表現(xiàn)在促進神經(jīng)干細胞的增殖［2］。已有研究證實腦缺血損傷后維持神經(jīng)干細胞增殖來保護缺血腦組織，作用機制是激活Notch信號通路抑制神經(jīng)干細胞的分化［7］。而當Notch信號被阻斷時，能夠促進腦卒中大鼠腦的神經(jīng)干細胞增多、分化［8］。綜上，Notch信號通路在缺血性腦卒中表現(xiàn)為促進神經(jīng)干細胞增殖的特點，而當抑制Notch信號通路相關(guān)蛋白，會促進神經(jīng)干細胞向神經(jīng)元分化。

在小膠質(zhì)細胞活化方面，人腦免疫系統(tǒng)的主要組成為小膠質(zhì)細胞，當大腦神經(jīng)系統(tǒng)出現(xiàn)疾病時，立即激活了小膠質(zhì)細胞。活化的小膠質(zhì)細胞在腦組織中有雙刃劍的功用，一方面引起炎癥級聯(lián)反應(yīng)，從而引起神經(jīng)毒性，產(chǎn)生嚴重的腦部損害，另一方面對神經(jīng)發(fā)生、血管生成及突出重塑發(fā)揮積極的作用［9］。不過目前活化小膠質(zhì)細胞對腦缺血是否有利尚未定論。Notch信號可以直接激活小膠質(zhì)細胞，促使炎性浸潤，加劇局部缺血炎癥，從而加重神經(jīng)元損害以及缺血腦組織的細胞凋亡。研究結(jié)果表明，與普通腦缺血小鼠一側(cè)腦組織對比，通過反義的Notch轉(zhuǎn)基因小鼠缺血側(cè)腦組織活化的小膠質(zhì)細胞總量明顯下降，促炎癥因子的表達量亦隨之減少；同時，體外試驗也證明Notch信息阻斷劑能降低小膠質(zhì)細胞的活性總量和程度，從而降低了其所產(chǎn)生的神經(jīng)毒性［10］，表明了Notch信息是促使小膠質(zhì)細胞發(fā)揮活性的主要參與者。

在血管生成方面，主要表現(xiàn)在腦缺血后，血管內(nèi)皮因子和Notch信號的表達升高，促進了缺血區(qū)的血管新生，同時對血管生成具有兩方面的作用，一方面通過促進微血管生成，另一方面通過調(diào)控內(nèi)皮細胞保障新生血管的成熟度［2］。腦缺血時，大腦通過激活Notch-1信號誘導(dǎo)梗死區(qū)域的血管生成［11］。研究發(fā)現(xiàn)，Notch-1基因敲除會限制腦梗死周圍缺血組織血管生成［12］。綜上，Notch信號通路在微血管新生過程中起關(guān)鍵影響，有利于腦缺血后的血流供應(yīng)，從而改善組織缺血缺氧的環(huán)境。

3 中藥對通過Notch信號通路抗腦缺血損傷的作用研究

3.1 單味藥及有效成分

腦缺血急性期，Notch信號通路相關(guān)因子的表達是增加的，增加炎癥反應(yīng)，對腦缺血是極其不利的。文獻研究發(fā)現(xiàn)，中藥單味藥及有效成分可通過下調(diào)Notch通路，抑制小膠質(zhì)細胞活化、抑制過度自噬，從而達到保護神經(jīng)功能的目的。在腦缺血恢復(fù)期，Notch信號通路蛋白表達下降，通過上調(diào)Notch信號通路，促進神經(jīng)干細胞增殖及血管新生，發(fā)揮腦缺血后神經(jīng)血管單元的修復(fù)。目前臨床研究較多的單味中藥及有效成分有補氣要藥黃芪，活血藥三七、赤芍、川芎，逐瘀藥大黃，補陽藥淫羊藿等。

3.1.1 抑制小膠質(zhì)細胞活化 大黃酚［13］可能參與抑制Notch1信號通路相關(guān)蛋白的表達，抑制小膠質(zhì)細胞活化及腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白細胞介素-1β（IL-1β）、白細胞介素-6（IL-6）的表達，從而減輕對腦缺血損傷模型大鼠的神經(jīng)損傷，修復(fù)神經(jīng)功能障礙，發(fā)揮腦保護作用。

3.1.2 抑制過度自噬 紅花的有效水溶性部位羥基紅花黃色素［14］被證實在腦缺血 72 h 后，阻斷 HIF-1α/BNIP3/Notch1通路從而降低自噬來治療腦缺血。三氟淫羊藿素［15］改善慢性腦缺血誘導(dǎo)的大鼠認知功能障礙的效果明顯，可能通過抑制過度自噬和激活Notch1信號，促進慢性腦缺血后的神經(jīng)功能修復(fù)。

3.1.3 促進神經(jīng)干細胞增殖 體外實驗證明，蛇床子的有效成分蛇床子素［16］具有明顯的促進神經(jīng)干細胞增殖的作用，其作用機制可能與其上調(diào)Notch1基因、Hes1基因表達有關(guān)。天麻素［17］可下調(diào)miR-155的表達，激活Notch通路，從而對腦缺血大鼠神經(jīng)起到保護作用。姜黃的提取物姜黃素［18］被證實可增加NICD的表達，并且促進BrdU/NeuN細胞表達增高，提示姜黃素促進了神經(jīng)細胞增殖及分化，其機制與Notch信號通路有關(guān)。

3.1.4 促進微血管新生 三七的提取物三七皂苷R1［19］處理能夠使Notch細胞結(jié)構(gòu)內(nèi)域（NICD）脫乙酰化，從而抑制DLL4-Notch信號傳導(dǎo)，引起內(nèi)皮祖細胞中血管內(nèi)皮生長因子-2（VEGFR-2）的上調(diào)，從而增強了內(nèi)皮祖細胞的血管生成功能。地黃有效成分梓醇［20］可通過調(diào)控血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）及血管內(nèi)皮生長因子受體（VEGFR）激活Notch信號通路來促進血管新生與神經(jīng)功能修復(fù)，且不增加組織水腫。

此外，中藥單體可以通過激活Notch信號通路促進腦缺血大鼠神經(jīng)功能的恢復(fù)，但其影響腦缺血的作用機制尚不明確，如淫羊藿的有效成分淫羊藿次苷Ⅱ［21］能促進局灶性腦缺血模型大鼠神經(jīng)功能的恢復(fù)，這可能與其下調(diào)miR-141-3p水平，從而激活Notch/Nrf2軸有關(guān)。綜上，在不同的單味中藥或有效成分的干預(yù)下，通過調(diào)控Notch信號，調(diào)控神經(jīng)干細胞增殖、促進血管生成、抑制小膠質(zhì)細胞活化等方面發(fā)揮對腦缺血的保護機制。

3.2 中藥藥對

中藥藥對同樣可以通過改善血管新生、減少神經(jīng)元損傷及抑制星形膠質(zhì)細胞過度活化等方面發(fā)揮對腦缺血組織的保護作用，其作用機制與Notch信號作用有關(guān)。冰片配伍黃芪甲苷和三七總皂苷［22］對大鼠缺血再灌注后具有腦保護作用，通過上調(diào)NICD、Notch1、Hes1、VEGF、DLL4表達改善神經(jīng)功能缺損、減輕神經(jīng)元和微血管基底膜損傷、抑制星形膠質(zhì)細胞過度活化、減輕大鼠腦水腫的程度，其腦保護作用機制可能與上調(diào)NICD、Notch1信號通路有關(guān)。另外有研究顯示冰片、黃芪及三七配伍的作用強于各藥物單用及黃芪甲苷和三七總皂苷，其作用可能與激活Notch信號通路、上調(diào)VEGF表達，從而發(fā)揮對缺血腦組織的保護作用有關(guān)。活血藥川芎配伍赤芍［23-24］治療可提高缺血再灌注大鼠外周血GFAP、VEGF的水平及Notch1 mRNA的表達及升高血管生成素-1及低氧誘導(dǎo)因子-lα mRNA的表達，對腦缺血后微血管的修復(fù)新生起作用。川芎配伍赤芍［25］通過Notch信號和干細胞傳遞信號而發(fā)揮促進血管生成作用。

3.3 中藥復(fù)方

中醫(yī)復(fù)方主要以活血通絡(luò)、滋補肝腎功效的復(fù)方為主。近年來，中藥復(fù)方的機制研究越來越多，包括柔肝通絡(luò)湯、通脈活血湯、丹龍醒腦方、補陽還五湯、和血生絡(luò)方、腦泰方、參麻益智方及地黃飲子。

3.3.1 促進神經(jīng)干細胞增殖分化和神經(jīng)元細胞再生 在腦損傷前期，柔肝通絡(luò)湯［26］通過上調(diào)Notch1、Hes5的表達，下調(diào)Mash1的表達，促進神經(jīng)干細胞復(fù)制增殖，抑制其分化，進而發(fā)揮神經(jīng)修復(fù)、細胞再生的作用。局灶性腦缺血的大鼠，在通脈活血湯［27］治療過程中，起到腦神經(jīng)的保護作用，透過干擾HIF-VEGF-Notch通道來促使神經(jīng)系統(tǒng)干細胞增殖分化。補陽還五湯［28］透過上調(diào)Notch1/Hes1通道相關(guān)蛋白表達來促使缺血神經(jīng)系統(tǒng)干細胞增殖，恢復(fù)損傷的神經(jīng)系統(tǒng)機能；其含藥血清［29］可顯著升高缺氧神經(jīng)干細胞的Notch1蛋白的含量，從而促使其正常生長；調(diào)整神經(jīng)干細胞的Notch信號通道中相關(guān)因子mRNA的含量，也是補陽還五湯提高大腦缺氧損傷后神經(jīng)再生的主要機理。益氣活血方和補腎生髓方［30］能降低Nurr1、SMOmRNA蛋白表達。因此認為，Notch信號通路Nurr1、SMOmRNA的基因表達可能由這兩個中藥復(fù)方控制，從而促進大腸缺血后再灌注的NSCs細胞增殖分化，有利于修復(fù)損傷腦組織。另外，地黃飲子［31］也通過刺激神經(jīng)干細胞的生長，而對腦缺血后再灌注受損的大鼠產(chǎn)生了保護效果，其作用機理可能與激活Notch通路，從而上調(diào)了Notch1、Hes1mRNA的表達有關(guān)。

3.3.2 促進微血管生成 補陽還五湯類方［32］可能通過促進缺血側(cè)腦組織內(nèi)的微血管生成，促進缺血半暗帶的血流恢復(fù)，減低腦損傷，加快神經(jīng)功能的恢復(fù)，其中腦心通膠囊和補陽還五湯的改善作用更為明顯，其機制可能與調(diào)控HIF-1α/VEGF和Notch1蛋白的表達有關(guān)。參麻益智方［33］可以提高缺血性癡呆模型大鼠HIF1α、VEGF、Notch的蛋白表達。血管性癡呆模型大鼠海馬組織的促進VEGF mRNA的表達，提高血管性癡呆大鼠海馬組織微血管密度。和血生絡(luò)方［34］能夠通過調(diào)節(jié)miRNA-210的表達，參與調(diào)控HIF-VEGFNotch信號通路分子水平的變化，發(fā)揮缺血性腦卒中促血管新生的作用。

綜上，中藥復(fù)方柔肝通絡(luò)湯、通脈活血湯、丹龍醒腦方、補陽還五湯、和血生絡(luò)方、腦泰方、參麻益智方及地黃飲子等在腦缺血恢復(fù)期可以通過調(diào)節(jié)Notch信號通路，通過提高組織微血管密度及促進神經(jīng)干細胞增殖，促進神經(jīng)功能修復(fù)，從而發(fā)揮治療腦缺血的作用。

4 結(jié)語

綜上，單味藥及其有效成分、中藥復(fù)方治療腦缺血療效明顯，具有多個靶點、多個方位調(diào)控腦缺血的特點。中醫(yī)藥通過激活Notch通路，促進小膠質(zhì)細胞的生成、抑制自噬、促進血管生成及成熟、神經(jīng)的發(fā)生，起到腦保護作用。但是目前研究Notch通路對腦缺血的保護機制的上下游靶點較少，有待進一步發(fā)掘，同時研究具有諸多挑戰(zhàn)：1）目前研究主要集中在對單味中藥及其有效成分、中藥復(fù)方的藥理作用，但是在辨證分型的研究較少，與中醫(yī)臨床結(jié)合不緊密。中醫(yī)的靈魂在于辨證論治，基于證型的復(fù)方機制研究少，因此基于證型的中醫(yī)復(fù)方研究迫在眉睫。中醫(yī)藥是以辨證論治為基礎(chǔ)，藥味運用靈活，同一復(fù)方對于不同證型的療效依然存在疑問，因此基于證型研究復(fù)方的治療效果尤為重要。動物實驗應(yīng)該建立疾病和證型相結(jié)合模型。此外，評價動物證型的客觀指標有待標準化。2）缺少臨床實驗。腦缺血的發(fā)病機制復(fù)雜多樣，Notch通路只是調(diào)節(jié)腦缺血后神經(jīng)血管再生的通路之一，隨著中醫(yī)藥的研究逐步深入，藥理機制多靶點、多途徑的作用特點為改善腦缺血提供了理論基礎(chǔ)，但是缺少臨床實驗，需要更多的臨床研究證實Notch通路在腦缺血的作用，推動中醫(yī)藥理論的現(xiàn)代化。為此，建議今后可借助中醫(yī)理論、現(xiàn)代醫(yī)學技術(shù)及循證醫(yī)學，為腦缺血的預(yù)防及治療提供理論及實驗指導(dǎo)。