中医药在脑缺血后神经再生中的作用

贺 旭 段筱妍 刘伏祥 赵 宏 黄 俊

(益阳医学高等专科学校解剖教研室，湖南 益阳 413000)

脑缺血是缺血性脑卒中最主要的形式，占60%～80%〔1〕，是引起神经系统疾病的主要原因。脑缺血疾病具有四高特征：发病率高、病死率高、致残率高及复发率高。目前缺血性脑疾病尚无修复性治疗，功能恢复非常有限，许多患者可能会遗留有大脑某些功能的永久性损害。大部分脑卒中患者的发生原因是脑动脉阻塞尤其是大脑中动脉。开发解决脑缺血的有害影响的治疗方面所取得的进步仍然非常有限，仅有的被美国食品药品监督局(FDA)批准的可运用临床治疗的药物是组织纤溶酶原激活物(tPA)，但由于治疗时间窗狭小(脑梗死的症状开始发作在4.5 h之内)与安全性的考虑(可能会引起颅内出血)，不到5%的患者接受了tPA治疗〔2〕，大部分患者只能给予支持性护理，因此亟需寻找一种有效而安全的治疗策略。中枢神经系统发育过程中存在神经发生：来自侧脑室室管膜区(SVZ)的新生神经元可经嘴侧迁移流迁移到嗅球，海马齿状回(SGZ)不断产生新生神经元整合到齿状回颗粒细胞下层。神经发生在脑的发育与脑的突触可塑性中起着重要作用。到了成年阶段这两个部位的神经发生现象比较微弱，但在脑缺血、颅脑损伤等神经系统疾病的刺激下这两个部位的神经发生现象立马增强。因此神经再生的定义为神经系统疾病发生病变后脑内的神经发生过程。神经再生包括受损细胞突起的再生长与神经纤维结构完整性和功能的重建。再生是一个复杂的病理生理过程，包括轴突再生通道和再生的微环境的建立、轴突芽生及延伸、靶结构的神经重支配形成突触联系、再生轴突髓鞘化和成熟。目前研究表明神经再生与缺血性脑卒中后的功能恢复存在密切联系〔3〕，但是缺血皮层、侧脑室室管膜区或者海马齿状回的颗粒细胞层产生的新生神经元的数量难以完全替代凋亡的神经元，因而寻找到可加速脑内的神经再生方法或许能进一步改善脑缺血后的神经功能恢复。

1 中医药在脑缺血后神经再生中的作用

祖国医学已经有上千年的发展历史，在治疗脑卒中等神经退行性疾病等方面积累了丰富临床经验，同时也有深刻的理论认识。《内经》将脑卒中(中风)描述成“薄厥”、“大厥”、“仆击”、“风痱”、“偏枯”等病证，阐述缺血性脑卒中的主要病因病机为脏腑功能失调，气虚血瘀，本虚标实。脑为该病病位，与心、肝、肾等脏器有紧密联系。祖国医学治疗原则为急性期平肝熄风、清热活血化瘀、化痰通络、醒神开窍，恢复期和后遗症期阶段治宜扶正而祛邪，选用滋养肝肾、益气活血等法。现代医学治则为急性期通过溶栓和基于导管的再灌注等手段尽快恢复缺血脑组织的血液供应，同时给予神经保护剂进行营养支持治疗，维持脑的可塑性。目前在缺血性脑卒中的临床和基础研究中，中药具有疗效明确，副作用小、材料来源广，并且具有全方位、多靶点的特点，可从整体的角度上改善神经的再生过程。

1.1补阳还五汤 补阳还五汤出自清代医家王清任的著作《医林改错·卷下·瘫痿论》，该复方由黄芪等七味中药组成，主要功效是补气活血通络。在临床上被广泛运用治疗缺血性脑血管疾病、麻痹及改善心脑血管疾病的后遗症，并在治疗冠心病心绞痛、动脉粥样硬化、高血压、2型糖尿病等疾病中发挥重要作用。补阳还五汤通过上调间充质干细胞分泌的血管内皮生长因子(VEGF)的表达和新生血管的miRNA水平及提高大鼠脑内的血管新生〔4〕。在脑缺血4 h内服用补阳还五汤可显著减少再灌注的损害，其作用机制可能与下调代谢性谷氨酸受体-1RNA和抑制谷氨酸的释放有密切关系〔5〕。体外实验表明在HT22细胞株的氧糖剥夺模型中，补阳还五汤可以明显提高细胞活力，降低乳酸脱氢酶的释放和丙二醛水平，抑制细胞凋亡速率，体内实验进一步论证了该复方可显著抑制缺血脑组织核因子(NF)-κB和肿瘤坏死因子(TNF)-α的表达，促进Nestin的表达〔6〕。在局灶型缺血模型中给予补阳还五汤干预，促进缺血大脑组织神经干细胞(NSCs)的增殖和和分化、提高了神经细胞的突触可塑性〔7〕，可能跟基质细胞衍生因子(SDF)-1和脑源性神经营养因子(BDNF)的上调有关〔8〕。缺血再灌注后可产生大量的氧自由基，破坏线粒体的通透性，导致内膜电位下降，从而影响线粒体的功能，补阳还五汤精简方通过调控谷胱甘肽抗氧化系统中谷胱甘肽(GSH)、GSH-Px及γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶(GCS)的表达水平而发挥抗氧化作用〔9〕。Wang等〔10〕研究发现灌胃补阳还五汤可延长脑缺血大鼠的寿命，全基因组转录分析结果表明：与神经发生(6个基因)，神经系统发育(9个基因)有关的神经保护基因上调，而与诱导炎症(14个基因)、凋亡(15个基因)、血管发生(11个基因)及血凝固(7个基因)的破坏性基因显著下调。为证明是否雌激素干预了补阳还五汤在脑缺血中的作用，对脑缺血模型进行卵巢切割观察补阳还五汤的作用，结果表明补阳还五汤有可能通过增加血清和脑雌激素及雌激素受体的水平而发挥神经保护作用〔11〕。

1.2三七总皂苷 三七总皂苷是三七提取的有效活性成分，主治活血祛瘀，通脉活络。含有人参皂苷Rb1，人参皂苷Rg1，三七皂苷R1等主要成分，对心脑血管系统、消化系统、呼吸系统及泌尿系统疾病均有较好的作用。活性氧堆积所导致的氧化应激参与的细胞死亡与阿尔茨海默病、脑卒中及脑创伤等神经系统疾病有密切关系。因此主张提倡运用提高内源性抗氧化功能的复合物来发挥神经保护作用。乳酸脱氢酶释放法表明三七叶总皂苷能降低H2O2诱导的皮质神经元的死亡〔12〕。在氧糖剥夺/复氧诱导的人神经母细胞瘤细胞系(SH-SY5Y)细胞损害中，三七叶总皂苷可发挥同样的保护作用〔13〕。Li等〔14〕研究发现三七总皂苷可明显减少脑缺血部位脱氧核糖核苷酸末端转移酶介导的缺口末端标记法(TUNEL)标记的阳性细胞，降低凋亡基因caspase-1和caspase-3的表达。联合运用黄芪总提取物(110 mg/kg)和三七总皂苷(115 mg/kg)能增强脑缺血的保护作用，效果好与单独运用，其作用机制可能与联合运用提高了早期能量代谢，通过抑制线粒体凋亡C-Jun N端激酶(JNK)信号转导而缓解迟发性凋亡〔15〕。三七总皂苷的制剂为血栓通注射液，Gui等〔16〕在一项临床试验中发现血栓通注射液可明显提高老年腔隙性脑梗死患者的神经功能缺陷，作用机制可能与增加脑灌注有关。

1.3黄芪 黄芪属于豆科类植物，是最常用的补益类中药之一，其有效成分主要包括黄芪皂苷、黄芪黄酮和黄芪多糖3种。大鼠脑缺血再灌注后，腹腔注射黄芪注射液可阻止神经元的凋亡，减少脑梗死体积，提高神经行为功能，作用机制可能是通过下调JNK基因的表达〔17〕。黄芪甲甘是从黄芪多糖分离出来的纯化提取物，在黄芪中含量最高，对心脑血管疾病发挥保护作用，其作用原理可能是通过改善血脑屏障，增加大脑局部血流量，也可能是阻止基质金属蛋白酶(MMP)-9和水通道蛋白(AQP)4的上升〔18〕，同时还可以与降低缺血脑组织丙二醛的水平，增加抗氧化酶谷胱甘肽和超氧化物歧化酶的表达有关联。黄芪甲苷可通过上调脑神经生长因子(NGF)mRNA的表达促进海马NSCs的增殖、分化〔19〕。与三七的3种有效成分(Rb1、Rg1、R1)配伍可增强脑缺血/再灌后抗氧化应激损伤，其作用原理可能为通过激活核转录因子E2相关因子(Nrf)2/血红素加氧酶(HO)-1信号通路，促进Nrf2合成和核转位，然后上调下游基因HO-1等的表达〔20〕。脑缺血后进行溶栓治疗可出现无症状性脑出血性转化，而黄芪联合川芎嗪可通过维持血脑屏障的完整性而减轻缺血诱导的微出血性转化〔21〕。

1.4Rb1 Rb1是一种固醇类化合物，含有多种化学成分，包括Rh2、Rg1、Rg2、Rh1、Rb、Ro等，具有血管舒张、抗感染、抗氧化和抗癌的作用。炎症和神经元凋亡是脑缺血再灌的两个显著病理特征，可引起神经功能障碍。而过氧化物酶体增殖剂激活受体(PPAR)γ信号通路及其下游效应器HO-1可保护神经元免受这些伤害〔22〕。Rg1可通过PPARγ/HO-1信号通路调节脑缺血大鼠的海马神经元的凋亡和炎症，且可以降低血脑屏障的通透性，下调蛋白酶激活受体(PAR)-1和AQP4的表达从而发挥神经保护作用〔23～25〕。人参皂苷Rd不但减少缺血再灌对大脑的损害，还可通过激活磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)/丝氨酸苏氨酸蛋白激酶(Akt)和细胞外信号调节蛋白激酶(ERK)1/2信号通路、增加VEGF和BDNF的表达而促进缺血区域的神经再生〔26〕。脑损伤后大量的谷氨酸进入胞内可引起兴奋性细胞毒性，导致神经元死亡和神经退行性进程。而给予Rd干预可通过PI3K/Akt和ERK1/2通路，上调星形谷氨酸转运体(GLT)-1清除过多的谷氨酸〔27〕。人参皂苷Rb1抑制NF-κB通路的部分激活，从而降低脑缺血部位TNF-α，白细胞介素(IL)-6蛋白和mRNA水平〔28〕。Gao等〔29〕指出人参皂苷Rb1可促进缺血侧纹状体的神经再生，调控缺血侧脑组织的BDNF和caspase-3的表达。脑缺血后Tau蛋白磷酸化，并且Tau蛋白的磷酸化是脑卒中后痴呆的高危影响因子。人参皂苷Rd可通过PI3K/Akt/糖原合成酶激酶(GSK)-3β通路降低Tau蛋白的磷酸化〔30〕。

1.5川芎嗪(TMP) Toll样受体(TLR)信号通路在脑缺血再灌注中起着重要作用，Tollip蛋白是TLR信号内源性负极调制器，抑制TLR，参与炎性疾病。抑制Akt信号通路促进神经元凋亡和缺血性炎症〔31〕。脑缺血后，TMP可促进侧脑室室管膜区(SVZ)的细胞增殖和分化，降低大脑皮层和齿状回内源性一氧化氮合酶(eNOS)的表达〔32〕，同时通过抑制高迁移率族蛋白(HMG)B1/TLR4通路，增加Nrf2/HO-1的表达，激活ERK信号通路而发挥对脑缺血的神经保护作用〔33〕。出血转化是脑缺血后经常发生的无症状性事件，而黄芪联合TMP可通过维持血脑屏障的完整性而缓解微出血转化〔21〕。实时定量聚合酶链反应(PCR)显示TMP联合黄芪甲苷可减少脑缺血再灌损伤鼠脑IL-1β和caspase-3基因表达的水平〔34〕。体内实验表明TMP的类似物CXC195通过减少神经元的凋亡而发挥神经保护作用，并且其作用机制可能是启动了PI3K/Akt/GSK3b信号通路〔35〕；体外实验证明CXC195通过激活PI3K/Akt信号通路诱导eNOS的磷酸化而发挥神经保护作用〔36〕。一般来说在局灶性脑缺血4 h内静脉注射TMP可增加硫氧还蛋白的基因转录而减少脑损害〔37〕。

2 问题与展望

脑缺血后的神经再生过程涉及多因素和机制的神经发生过程。目前针对其中某一个环节或途径单一的中药治疗的研究，主要以单味中药提取物单体或者中药复方为主，研究对象多为动物。考虑到中医药强调整体论治和辨证处理，很难从某一个分子物上去阐释其作用原理，此外，究竟是采取血清药理学还是血浆药理学来研究中药的作用机制目前尚无定论。关于脑缺血后的神经再生还需要进行多中心、大样本、随机双盲的研究，考察量效、治疗时间窗的关系。

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