补阳还五汤对脑缺血治疗作用机制

姚广明　刘朋飞　李鹏亮　赵　刚

(吉林大学第一医院神经外科，吉林　长春　130021)



补阳还五汤对脑缺血治疗作用机制

姚广明刘朋飞李鹏亮赵刚

(吉林大学第一医院神经外科，吉林长春130021)

〔关键词〕补阳还五汤；脑缺血

现代研究表明，补阳还五汤对脑缺血患者具有神经保护作用，可有效改善其神经行为学功能、减少脑缺血面积、降低梗死率和缺血再灌注损伤〔1〕；并可以刺激神经增殖、调节血管内皮生长因子的表达〔2〕，促进神经细胞的生长和分化、并抑制神经细胞凋亡〔3〕。本文就近年来有关补阳还五汤改善脑缺血作用机制的研究进行综述。

1补阳还五汤的有效成分及其作用靶点

由于补阳还五汤为复方制剂，且其7种组成成分各自的生物活性成分非常复杂，因此，目前尚没有系统的研究阐明补阳还五汤对脑缺血治疗的具体有效成分。但补阳还五汤各组成成分的作用特性已经有大量报道。黄芪包含了皂苷类、黄酮类、多糖类及氨基酸类等超过100种的化合物〔4〕。研究表明，黄芪多糖可以通过减弱谷氨酸聚集，并缓解谷氨酸的神经毒性，以缓解脑缺血所导致的神经变性。脑缺血后再灌注所引起的血脑屏障的破坏可引起血管源性脑水肿，并导致脑组织的慢性损伤〔5〕。黄芪甲苷可以通过调节基质金属蛋白酶9(MMP-9)和水通道蛋白4(AQP-4)以减轻脑缺血再灌注后脑水肿，从而起到神经保护作用。川穹被用于治疗心脑血管疾病，川穹嗪是其活性成分之一。川穹嗪的神经保护作用已经被证明，其可能通过抑制钙超载、抗感染等机制发挥作用。关于川穹嗪对氧化应激所引起PC12细胞凋亡作用的研究，证明川穹嗪可以通过调节Bcl-2家族抑制细胞凋亡蛋白酶的活性，从而达到其抗细胞凋亡的作用，表明川穹嗪具有保护神经细胞的作用。参环毛蚓(PA)是地龙的品种之一，具有促进受损外周神经再生的作用〔6〕。PA对于脑卒中的治疗作用已经得到大家公认，在关于雄性S-D大鼠右侧大脑中动脉栓塞法(MCAO)〔7〕制造的脑缺血模型中，给予大鼠口服PA，表明PA通过降低胶质原纤维酸性蛋白(GFAP)和S-100B蛋白从而达到其改善脑缺血的作用〔8〕。补阳还五汤是一个由很多种化合物成分组成的复方药物，这也决定了补阳还五汤是一种具有多作用靶点的药物，各种作用靶点的结合，从而使补阳还五汤具有了更好的效果。补阳还五汤有效成分众多，如当归的有效成分阿魏酸〔9〕、红花的有效成分羟基红花黄色素A〔10〕等，这些成分在缺血再灌注损伤中的作用也见报道。同时，补阳还五汤还有很多有效成分和作用靶点仍需要进一步的研究。

2对兴奋性氨基酸的抑制作用

脑缺血时血浆和脑脊液中兴奋性氨基酸的明显升高可以导致严重的神经功能缺陷，相比之下，抑制性氨基酸的升高可以抑制兴奋性氨基酸的神经细胞毒性。谷氨酸是中枢神经系统中最常见的兴奋性递质，对于维持神经系统功能具有重要作用。正常情况下，谷氨酸多位于细胞内，当发生脑缺血损伤时，大量的谷氨酸释放到细胞外，这种谷氨酸释放使细胞外正电荷大量内流，从而导致神经细胞死亡〔11〕。Wang等〔12〕采用S-D大鼠MCAO法制造脑缺血模型，通过微量渗析法获取大鼠脑脊液，并对脑脊液进行分析，结果表明，兴奋性氨基酸谷氨酸和天冬氨酸于缺血后40 min开始上升，并分别于120 min和80 min达到峰值；而抑制性氨基酸甘氨酸、牛磺酸和γ-氨基丁酸也于缺血后开始升高，并于120 min达到峰值。相比之下，补阳还五汤可显著降低兴奋性氨基酸水平，并升高抑制性氨基酸水平，从而缓解兴奋性氨基酸的兴奋性毒性并达到其神经保护作用。另外，补阳还五汤可以明显抑制谷氨酸的释放及脑组织中代谢型谷氨酸受体1亚型(mGluR-1)的表达情况，从而达到其改善神经功能缺陷和并减少脑缺血面积的作用〔1〕。这是补阳还五汤在脑缺血后发挥神经保护作用的机制之一。

3对脑缺血后脑血管再生的调节作用

脑卒中所诱发的血管生成常常发生于脑缺血时，特别是脑缺血后恢复期〔13〕。血管再生常发生于脑缺血灶的边缘区域从而提高受损区域的氧气和营养供应，并且可以促进神经功能的恢复。新生血管的生成与神经功能的恢复过程一致，包括神经再生和突触再生，并反过来促进神经功能恢复〔14〕。Shen〔15〕采用S-D大鼠制作右侧大脑MCAO脑缺血模型，通过免疫荧光CD31检测补阳还五汤对缺血区微血管密度进行评估，通过免疫组化染色和蛋白免疫印迹杂交技术检测补阳还五汤对缺血区血管生成情况和血管生成素-1(Ang-1)表达情况的影响，结果显示，缺血所诱导的Ang-1表达并不能满足血管重建的需要，应用补阳还五汤改善了神经功能，并减少了梗死区面积。此外，补阳还五汤显著提高了缺血区微血管的密度，并能提高慢性期缺血区Ang-1蛋白的表达，并延长了缺血区Ang-1蛋白的表达时间，从而促进缺血区域神经功能的恢复。这可能是补阳还五汤在脑缺血慢性期的作用机制。

有研究表明，在应用补阳还五汤治疗的小鼠MCAO模型中，脑缺血后1 d，许多血管生成相关基因如血管内皮生长因子(VEGF)处于低表达状态〔16〕。VEGF表达的上调可以提高血脑屏障的通透性，而抗-VEGF受体拮抗剂VGA1155被表明可以降低长期局灶性脑缺血大鼠的梗死情况〔17〕。因此，在脑缺血后1 d，补阳还五汤对血管生成的抑制作用是作为对脑缺血再灌注损伤的应答，尤其对缺血后血脑屏障通透性增加有很好的改善作用。

4促进神经前体细胞向缺血区域迁移

神经前体细胞多数位于大脑侧脑室室下区(SVZ)和海马齿状回颗粒下层(SGZ)，具有自我更新并分化为各种神经细胞的能力。脑缺血时，内源性的神经前体细胞增殖并迁移至缺血区，分化成为神经细胞。因此，内源性的神经前体细胞替代脑缺血时的坏死细胞，被认为是治疗脑缺血的一种方式。然而，自发的大脑再生作用相对有限，并不能有效促进脑缺血时神经功能恢复。内源性的神经前体细胞应答作用可以通过调整细胞增殖、迁移和分化而被改善。研究表明这种调整可以促进脑缺血损伤时神经功能的恢复〔11〕。在动物实验中，补阳还五汤可以明显提高促神经前体细胞迁移因子如基质细胞衍生因子(SDF-1)、CXC族细胞因子受体4(CXCR4)的表达，从而促进神经前体细胞向缺血区域迁移，以实现其改善脑缺血后神经功能的恢复的作用〔18〕。

5促进神经祖细胞的增殖和分化

补阳还五汤可以促进脑缺血小鼠的神经增殖〔2〕。细胞内钙离子的浓度与神经细胞的增殖和分化密切相关。有研究表明，细胞内钙离子超载可以导致脑缺血损伤时细胞死亡，抑制细胞内钙离子浓度可以促进神经轴突生长〔19〕。在体外实验中，应用含补阳还五汤的血清对大鼠海马区神经祖细胞进行培养，发现补阳还五汤可以明显促进使神经祖细胞神经突的生长，明显上调神经细胞的标志物神经丝蛋白(NF)、星形胶质细胞的标志物胶质纤维酸性蛋白(GFAP)的表达，并使神经祖细胞中钙离子浓度明显降低〔19〕。细胞外信号调节激酶(ERK2)是丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号传导通路之一。被认为是一种细胞再生通路。可以参与神经细胞生长和分化的调控以及神经细胞损伤后的修复。在动物实验中，应用补阳还五汤30 d后，缺血区ERK2的表达明显升高，并使ERK2 mRNA的表达明显升高，从而促进缺血区域神经元的生长和分化〔20〕。这是补阳还五汤促进神经祖细胞增殖分化的机制之一。

另外，在小鼠大脑MCAO模型中，补阳还五汤明显丰富了促进神经再生相关基因如Dcx，Fgfr3，Cttnbp2，Rorb，Abi2 and Miat及神经系统发展基因如Ptprf，Ift172 and Nfib的表达，从而促进脑缺血时神经细胞的再生〔10〕。这是补阳还五汤促进脑缺血时神经细胞再生的分子机制之一。

6对炎症反应的抑制作用

在脑缺血区白细胞的渗出和促炎细胞因子释放可以诱发炎症反应，导致血脑屏障早期的功能缺陷〔21〕。炎症相关的转录因子在协调炎性氧化应激损伤及调节缺血后炎症反应中具有重要作用，这一过程很可能是通过上调炎性相关基因，从而导致脑细胞死亡〔22〕。在动物实验中，补阳还五汤可以抑制某些促炎细胞因子/趋化因子和基因如白细胞介素-6(IL-6)，嗜酸粒细胞趋化蛋白(CCL11)，CXCL2，CXCL3，CD163，CD24a，Tlr4等，从而抑制脑缺血时神经细胞的死亡。补阳还五汤还可以使白细胞渗出相关基因的表达明显下降，从而阻止白细胞渗入缺血区域，以减轻脑缺血后炎症反应，减少神经细胞死亡〔16〕。

7对细胞凋亡的抑制作用

细胞凋亡与脑缺血所诱导的细胞死亡有关〔23〕。细胞凋亡蛋白酶(Caspase)是细胞凋亡蛋白水解酶家族中关键的蛋白水解酶系统〔24〕。Caspase-3可以通过不同的途径诱发细胞凋亡。而Caspase-3诱导的细胞死亡可以被营养缺失、钾离子缺失或谷氨酸的兴奋性毒性所诱发。对Caspase-3的调整推迟了海马短暂性脑缺血时的神经细胞死亡〔23〕。因此，对Caspase-3的调节可以抑制脑缺血所诱发的神经细胞的死亡。在动物实验中〔25〕，脑缺血后脑组织神经元受到严重损害，并出现大量神经细胞缺失，补阳还五汤可以使神经细胞存活量远远提高，并且存活细胞的形态也能保持正常。应用原位缺口末端标记技术(TUNEL)对脑缺血后神经细胞进行标记，发现补阳还五汤可以使脑缺血后脑神经细胞数量及碎裂细胞核数量明显下降。正常的大鼠TUNEL阳性脑神经元细胞很少，短暂性脑缺血后可以发现中等数量的神经元细胞呈TUNEL标记强阳性，并能发现一些神经元细胞出现细胞核碎裂。而应用补阳还五汤可以使TUNEL阳性脑神经细胞数量及碎裂细胞核数量明显下降。补阳还五汤还可以使脑缺血后Caspase-3的免疫反应性明显下降。以上研究都能表明补阳还五汤可以抑制脑缺血所诱发的神经细胞凋亡。

8小结

综上所述，补阳还五汤对缺血后脑组织的保护作用主要是通过改善血液循环、防止钙超载、促进神经细胞迁移、促进神经祖细胞生长、减轻炎症反应、抑制细胞凋亡等作用机制发挥作用。在目前的研究中，大量的研究已经表明补阳还五汤治疗脑缺血的有效性及安全性。其随着研究的不断深入，如能利用大鼠脑缺血模型，进一步研究脑缺血后血液循环的变化情况，并明确补阳还五汤在脑缺血后的给药时间窗及给药剂量，并从分子层面阐述补阳还五汤的作用机制，将会为补阳还五汤的神经保护作用的作用机制的研究提供极具价值的实验基础。

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〔2015-09-23修回〕

(编辑滕欣航)

〔中图分类号〕R743.31

〔文献标识码〕A

〔文章编号〕1005-9202(2016)06-1533-03；

doi：10.3969/j.issn.1005-9202.2016.06.119

通讯作者：赵刚(1958-)，男，教授，博士生导师，主要从事颅内肿瘤的基研及临床显微外科治疗研究。

第一作者：姚广明(1987-)，男，在读硕士，主要从事颅脑肿瘤研究。