基于陰陽自和探討細胞自噬對缺血性腦卒中的影響?

呂淑怡,孫永康,宋研博,王新志

(1.河南中醫藥大學,鄭州 450046;2.河南中醫藥大學第一附屬醫院, 鄭州 450099)

腦卒中又稱腦中風,是臨床常見的急性腦血管疾病[1],其中缺血性腦卒中約占所有腦卒中的80%[2]。缺血性腦卒中具有發病率高、致殘率高、病死率高及復發率高等特點,給家庭及社會帶來沉重的負擔[3]。目前缺血性腦卒中的常規治療方案包括溶栓治療、介入治療、抗血小板藥物治療和神經外科治療等[4],盡管治療手段多樣但臨床療效有限,易導致嚴重的后遺癥及并發癥,故仍需探尋新的治療策略。陰陽自和是中醫陰陽學說中的一項重要理論,是人體陰陽運化的根本規律之一,缺血性腦卒中的根本病機即是陰陽失和[5]。自噬作為機體應對外界刺激的自我保護過程,對缺血性腦卒中病程發展有雙重影響,適度自噬促進細胞生存,過度自噬誘導神經損傷[6]。自噬的自主調節性與陰陽自和理論異曲同工,故被認為是陰陽動態平衡的微觀體現[7]。本文從陰陽自和的角度,討論自噬在缺血性腦卒中疾病進展過程中發揮的作用,并對中醫藥如何調控自噬防治腦卒中進行探討。

1 缺血性腦卒中與陰陽自和理論

1.1 陰陽自和的理論分析

陰陽自和是中醫基本理論之一,最早見于張仲景《傷寒論》中的“凡病,若發汗,若吐,若下,若亡血、亡津液,陰陽自和者必自愈”。自愈是指機體有一定的抗病能力,在沒有外界治療的情況下,通過自我調節達到陰平陽秘的狀態,以抗邪防病[8]。有學者概括,張仲景陰陽自和理論主要包括三個方面：一是人體具有自愈能力,陰陽自和是疾病痊愈的內在根據;二是治療疾病的方法是否得當,應觀察該法能否促進陰陽自和,糾正陰陽失和疾病自能痊愈;三是治療時應該以陰陽自和為樞機,在緩解當前癥狀的同時調理陰陽促其自和[5]。陰陽既對立制約又互根互用,自和是其天然本性,亦是一種客觀規律。但機體陰陽自和是有限的,只能在一定范圍內驅邪保正,超過自身調節能力則需要人為方法促進自和。同時自和不是靜止的,而是動態性的,陰陽二氣處于不停運動變化的過程,通過不斷運動達到一種“和”的狀態[8]。陰陽不斷運動主要表現為三種狀態：一是陰陽自和能力正常,則陰平陽秘;二是陰陽自和能力減弱或出現異常,則陰陽失調;三是陰陽自和能力瓦解或者過程中止,則陰陽離決[5]。這三種狀態之間并沒有嚴格的分界,而是在不停地轉化、過渡中。歷代醫家將陰平陽秘看作治療疾病的最優狀態,認為一切疾病發生的根本原因在于陰陽失和,故各種治療手段的本質實為調整機體恢復陰陽自和能力。

1.2 缺血性腦卒中發生與陰陽失和的相關性

《黃帝內經》中言“陰勝則陽病,陽勝則陰病”,陰陽對立制約,任何一方的偏盛或不足都會導致陰陽失和,陰陽失調日久則五臟失和氣血失調,機體功能出現障礙。缺血性腦卒中屬于中醫學中風病的范疇。不同醫家對中風的發病原因有不同理解,唐宋前多以“外風”立論,如張仲景《金匱要略》中描寫“夫風之為病,當半身不遂,或但臂不遂者,此為痹。脈微而數,中風使然”。唐宋后多以“內風”立論[9],張景岳認為中風的病因主要是“內傷積損”[10];葉天士認為,精血衰耗,肝腎陰虛,水不涵木,肝陽偏亢,內風時起[11]。根據歷代醫家的臨床經驗,目前多認為氣血虧虛、陰虛陽亢、本虛標實是中風的病理基礎,其基本病機不外虛、火、風、痰、虛、瘀六端,總屬陰陽失調,氣血逆亂[12]。年老體虛,肝腎不足,加飲食不節、情志失調、勞倦過度、外邪侵襲等因素,導致臟腑氣血陰陽失調,肝陽過亢,血逆于上,肝風夾痰夾火,蒙蔽清竅則出現突然昏仆、口眼歪斜、半身不遂等表現。陰陽是辨證的總綱,任應秋先生[13]在《任應秋論醫集·診治管見》中寫道“陰虛與陽虛,實為中風辨證的兩大關鍵。陽虛證有陰盛,有陰不盛的;陰虛證有陽盛,有陽不盛的”,可見陰陽是中風辨證的重要方面,以陰陽為綱整體辨證,化繁為簡,是論治中風的關鍵。

2 基于陰陽理論探討細胞自噬

自噬也稱Ⅱ型程序性細胞死亡,是一種自我保護性過程,指當機體受到外界有害刺激時,細胞通過自噬溶酶體系統對異物、細胞質中受損或老化的細胞器、生物大分子和病原微生物進行吞噬降解的過程,對真核細胞維持內環境穩態有重要意義[14]。根據細胞內容物運送到溶酶體的不同途徑,可將自噬分為3類：微自噬、分子伴侶介導的自噬和巨自噬,巨自噬即通常所說的自噬[15]。自噬開始時,先在胞漿中形成數個自噬體膜發生中心,隨后形成脂雙層隔離膜,后逐漸擴展成自噬體,自噬體與溶酶體融合形成自噬溶酶體,降解內容物和自噬體膜,給細胞供能,代謝廢物則排出胞外或留于胞中[16]。自噬受多種基因調控,活化路徑十分復雜,主要可以分為雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)依賴途徑和非mTOR依賴途徑;除了經典的mTOR復合體 mTORC1通路外,還有幾種mTOR非依賴性自噬通路,如Ca2+、單磷酸腺苷活化蛋白激酶(adenosine monophosphate-activated protein kinase,AMPK)、絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)/c-Jun N端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)、活性氧(reaclive oxygen species,ROS)、缺氧誘導因子(hypoxia-inducible factor,HIF) -1、微小RNA(microRNA,miRNA)和瞬時受體電位黏脂蛋白(transient receptor potential mucolipin,TRPML)通路等[17]。

自噬是一種主動動態調節過程,與中醫學陰陽自和理論相契合。在中醫陰陽學說中,陰陽是對立的兩端,陰主靜,具有藏斂、潤養、成形作用;陽主動,具有溫煦、興奮、推動作用[18]。有學者從微觀角度分析自噬,將細胞通過自噬降解病理性代謝產物過程看作“陰”,將其為細胞提供新的蛋白質和小分子物質供能的過程看作“陽”[19]。生理狀態下,自噬處于低表達狀態,當機體處于高溫、缺氧、缺血、毒物刺激等不良狀態時,自噬水平則會明顯升高,通過激發一系列信號因子對自噬進行調控,促進機體新陳代謝[20]。自噬的過與不及都會對機體產生傷害,若自噬過剩會造成大量細胞死亡,機體處于“陽亢”狀態;自噬不足則無法清除壞死細胞及廢棄代謝產物,無法提供足夠能量,機體處于“陰盛”狀態[18]。如何更好地調控自噬“陰”“陽”相互轉化、相互作用,維持機體穩態,使機體保持“陰平陽秘”狀態,是研究自噬的重要目的。

3 基于陰陽自和探討缺血性腦卒中與細胞自噬

3.1 缺血性腦卒中與細胞自噬

生理狀態下,腦中的神經元、內皮細胞、膠質細胞等都維持著正常代謝,存在低水平的基礎自噬,當危險因素作用于機體使代謝異常時,基礎自噬轉變為誘導自噬,促進腦組織損傷[21]。現有研究發現,自噬在腦卒中過程中發揮雙重作用,適度自噬可以發揮神經保護作用,而不足或過度自噬可誘導細胞死亡[22]。更有研究顯示,在腦缺血發生12 h及24 h時自噬水平達到高值,提示自噬在缺血性腦卒中的發展可能存在一定的時間規律[23]。Wang等[24]研究顯示,在腦組織缺血缺氧2 h時應用煙酰胺磷酸核糖轉移酶可以通過增強自噬起到神經保護作用,說明早期激活自噬有利于神經元存活。Jiang等[25]采用化合物C(AMPK抑制劑)或3-甲基腺嘌呤(3-methyladenine, 3-MA)進行大鼠腦缺血預處理,觀察到早期抑制自噬加重了腦缺血后損傷,這和Wang等的研究結果吻合,提示在腦缺血早期激活自噬可能有利于神經保護。而另一研究卻發現,在腦缺血3 h后使用自噬抑制劑3-MA對局灶性腦缺血具有明顯保護作用[26]。周平等[27]構建大鼠缺血性腦卒中模型,發現在缺血性腦卒中亞急性期激活自噬主要起神經保護作用,抑制自噬則會導致神經損傷;而其他的相關研究表明,在缺血性腦卒中亞急性期抑制自噬更利于腦組織恢復[28-29]。Yu等[30]通過觀察大鼠大腦中動脈閉塞模型(middle cerebral artery occlusion, MCAO)發現,MCAO 14 d后輸注軸突導向因子-1可以提高自噬活性,改善大鼠神經功能,減少繼發性損傷。Wu等[31]發現,在腦缺血損傷的第15天使用雷美替尼可以激活AMPK/mTOR信號通路,抑制缺血誘導的自噬,發揮神經保護作用。有研究者發現,激活自噬可以抑制炎癥因子表達,顯著改善缺血再灌注后大鼠的神經功能[32]。而Yang等[33]發現生脈注射液與3-MA作用相似,可以顯著改善缺血1 h再灌注24 h后梗死體積、神經評分和腦含水量異常,表明可以通過抑制自噬來改善局灶性腦缺血/再灌注損傷。

基于以上研究,提示目前對于自噬在缺血性腦卒中不同病理階段發揮保護或損傷作用難以下定結論,只說明自噬可能根據腦組織缺血時間、程度以及是否發生血流復灌而變化[14],在缺血性腦卒中發生后發揮雙向調節作用。但總的來說,在腦卒中早期,自噬的激活是應對缺血缺氧等損傷的一種防御機制,而在腦卒中慢性期,高水平自噬可能會導致更多的損傷和凋亡[34];同時,提高自噬水平可能更利于清除缺血再灌注導致的損傷。因此,誘導合理的自噬水平,激活治療性自噬,恢復陰陽自和能力是治療缺血性腦卒中的一個潛在治療策略。

3.2 從陰陽自和討論缺血性腦卒中細胞自噬的動態關系

缺血性腦卒中病程發展是陰陽動態變化的過程,不同病理階段陰陽偏盛不同,自噬水平亦在動態變化。“本虛標實”為缺血性腦卒中的核心病機,缺血性腦卒中患者早期痰、瘀互結,總體以標實為主,此時機體清除能力減弱,陰類物質聚集;隨著病情發展,慢性期痰瘀化熱,耗傷陰液,病情由標實轉為正虛,此時機體氣血耗傷嚴重,“內虛”是主要的論治方向[35]。故缺血性腦卒中早期應推動機體從“陰盛”狀態靠近“陰平陽秘”狀態,提高自噬水平更利于恢復機體“陰陽自和”能力,以維持機體陰陽平衡;而慢性期機體以“虛損”狀態為主,過多的自噬更會加強“氣血”的消耗,故降低自噬水平更利于慢性期的恢復。有學者認為,由王永炎教授提出的“虛氣留滯”理論較全面地概括了缺血再灌注損傷的基本病機,“虛氣留滯”即是正虛導致痰、瘀、毒積聚[36]。再灌注治療后腦損傷加重類似中醫學的“內毒”理論,此時機體自噬能力不足,代謝產物堆積,處于陽虛陰盛的狀態,通過廣義的“補陽”提高自噬活性,促進機體恢復陰平陽秘的狀態,是腦缺血再灌注治療的方向。

4 調和陰陽防治缺血性腦卒中損傷

《素問·至真要大論篇》言“謹察陰陽所在而調之,以平為期”,闡明了治療疾病過程中陰陽平衡的重要性。大多情況下,中醫治療并不是通過藥力將疾病完全治愈,而是借助藥力恢復機體陰陽自和能力,如《黃帝內經》中所說的“大毒治病,十去其六;常毒治病,十去其七;小毒治病,十去其八;無毒治病,十去其九,谷肉果菜,食養盡之,無使過之,傷其正也”。亦如胡希恕先生言“中醫辨證論治的實質不是別的,就是適應機體的抗病機制”[37]。因此,合理使用中醫藥,通過激活或抑制細胞自噬調控陰陽動態平衡,順應機體陰陽自和能力,促進缺血性腦卒中恢復,是今后研究的新方向。

4.1 中藥成分影響自噬治療缺血性腦卒中

研究顯示,中藥成分對自噬的調控作用是多元、雙向的,可以通過促進或抑制自噬作用于缺血性腦卒中的病理過程,發揮治療作用減輕卒中后腦損傷,促進缺血區血液供應及神經恢復[38-39]。由前文可知,自噬對缺血性腦卒中有雙向調節作用,且處在動態變化過程中,在不同病理階段有不同效應,故可以從早期、慢性期、再灌注期不同階段分析中藥成分通過調節自噬治療缺血性腦卒中的機制。如早期使用花青素可以上調微管相關蛋白輕鏈(microtubule-associated protein 1A/B-light chain,LC)3-I,下調p62(sequestosome-1,SQSTM1)蛋白表達,從而激活自噬,減少腦組織炎癥和凋亡[40];慢性期應用粉防己、丹參酮ⅡA等通過影響LC3-I蛋白、磷酸酯酶與張力蛋白同源物(phosphatase and tensin homolog,PTEN)-磷脂酰肌醇3-激酶(phosphoinositide 3-kinase,PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B,又稱AKT)/mTOR通路異常激活,抑制自噬保護受損腦組織[41-42];而白藜蘆醇、黃芪甲苷、丁香酚等可以通過調節自噬標志蛋白Beclin-1水平、LC3-Ⅱ/LC3-I 比率、AMPK-mTOR-核糖體70S小亞基S6蛋白激酶(ribosome 70S small subunit S6 protein kinase,p70S6K)途徑增強自噬,從而減輕腦缺血-再灌注損傷[43-45]。中藥成分調控自噬的機制十分復雜,涉及多種通路,在中醫辨證論治的基礎上,運用現代醫學技術監測自噬水平,從而在缺血性腦卒中不同病理階段更合理地選擇中藥,是未來嘗試的新方向。

4.2 中藥復方影響自噬治療缺血性腦卒中

具體中藥成分調控自噬治療缺血性腦卒中的研究已受到廣泛關注,但中藥復方調控缺血性腦卒中的相關機制研究較少。為了把握共性規律,使復雜的辨證方法簡單化,科技部十五攻關項目中“中風病急性期綜合治療方案研究”課題組創新性地提出中風病使用陰陽類證辨證[46]。有研究表明,以“陰陽類證”思維辨證中風有較高的準確性,同時有較強實用性,貼合臨床實際,值得推廣應用[47-48]。本研究試從陰陽類證的角度,分析中藥復方調控自噬治療缺血性腦卒中的規律,為明確中醫藥治療缺血性腦卒中機制提供一定依據。

4.2.1 中藥復方調節自噬治療缺血性腦卒中陽類證 通過檢索“中國知網”“中文科技期刊數據庫”“萬方數據知識服務平臺”及“PubMed”等,搜集治療缺血性腦卒中陽類證的中藥復方。通過表1中的數據可知,治療缺血性腦卒中陽類證的中藥復方大多通過抑制自噬發揮治療作用,涉及的主要機制包括JNK通路、PI3K/AKT/mTOR通路、Ca2+/AMPK/mTOR通路等,符合中醫的“陽病治陰”思想。當機體處于“陽亢”狀態時,中藥復方主要通過發揮“滋陰”作用,通過“壯水之主,以制陽光”,促進機體恢復“陰平陽秘”狀態。

表1 治療缺血性腦卒中陽類證的復方對自噬的影響及作用機制

4.2.2 中藥復方調節自噬治療缺血性腦卒中陰類證 通過檢索“中國知網”“中文科技期刊數據庫”“萬方數據知識服務平臺”及“PubMed”等,搜集治療缺血性腦卒中陰類證的中藥復方。通過表2中的數據可知,治療缺血性腦卒中陰類證的中藥復方大多通過促進自噬發揮治療作用,涉及的主要機制包括干預自噬效應蛋白Beclin-1、LC3、凋亡相關蛋白BCL2相關X蛋白(BCL2-associated X protein,Bax)/B細胞淋巴瘤因子(B-cell lymphoma protein,Bcl)-2、天冬氨酸特異性半胱氨酸蛋白酶 (cysteine-containing aspartate-specific proteases,Caspase) -3 表達及調控AMPK/mTOR、轉錄因子NF-E2相關因子(nuclear factor erythroid2-related factor,Nrf)2通路等,符合中醫的“陰病治陽”思想。當機體處于“陽虛”狀態時,中藥復方以“補陽”為主,通過“益火之源,以消陰翳”,促進機體恢復“陰平陽秘”狀態。

表2 治療缺血性腦卒中陰類證的復方對自噬的影響及作用機制

5 結語

本文從陰陽自和角度出發,分析了自噬在缺血性腦卒中發病過程中的雙重作用,發現自噬的主動調節性與機體陰陽自和能力高度相似;并觀察到中醫藥對自噬的調控作用是多元、雙向的,可以影響多種自噬基因及通路,且不同復方調節自噬似乎存在一定規律,即治療缺血性腦卒中陽類證的中藥復方大多抑制自噬,而治療陰類證的中藥復方多促進自噬。本研究雖對缺血性腦卒中相關的自噬與陰陽自和理論進行了較為系統的探討,但由于中醫藥調控自噬的機制較為復雜或者自噬本身的復雜性,尚需要更多證據來明確這一關系。

在陰陽自和理論指導下,通過藥物干預調控自噬水平,促進腦組織“陰陽自和”能力,進而激活腦細胞的自我保護作用,是治療缺血性腦卒中的新理念。如何把握自噬的宏觀層面,將其與中醫整體觀念相結合,從而有效治療、預防疾病亦是今后需要研究的方向。